2019 Fiscal Year Research-status Report
シナプス可塑性を制御するBDNF-脂質関連分子Phldb2系の解明
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18K06823
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| Research Institution | University of Fukui |
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Principal Investigator |
謝 敏カク 福井大学, 子どものこころの発達研究センター, 助教 (40444210)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 真 大阪大学, 連合小児発達学研究科, 教授 (10222019)
深澤 有吾 福井大学, 学術研究院医学系部門, 教授 (60343745)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | Phldb2 / BDNF / drebrin A |
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| Outline of Annual Research Achievements |
脳の高次機能には興奮性シナプスの構造的可塑性を伴う機能調節機構が深く関与し、近年、この可塑性制御に脳由来神経栄養因子（BDNF）-TrkBシグナル伝達経路とPI3K-膜脂質(特にホスファチジルイノシトール(3,4,5)三リン酸)PIP3が重要な役割を担うことが報告された。しかし、PIP3の相互作用分子を含め下流のシグナル伝達経路は不明である。我々は、PIP3に高い結合親和性を持つPhldb2 (pleckstrin homology-like domain、family B、member2)の機能解析の過程で、Phldb2がPIP3が依存的にグルタミン酸受容体のスパイン内係留に関与し、長期増強 (LTP) および長期抑制 (LTD) 両方にシナプス可塑性の発現に必須かつ、スパインの形態変化、成熟に関与することを発見した。今年度はPhldb2 KOマウスでは、海馬の放射層にPhldb2と結合するdrebrin Aの発現が強いことが見られた。また、Phldb2 KOマウス培養海馬神経細胞においてdrebrin A局在のピークがシナプス後肥厚タンパク質(PSD)-95局在と同様にスパインheadの辺縁から樹状突起シャフトに移動することを見出した。以上のことから、Phldb2がF-actin 関連因子であるdrebrin Aの発現および局在を制御し、スパインの形態変化、成熟に関与すると考えた。さらに、BDNF刺激後スパインが大きくなり、drebrin A局在がスパインの周囲から樹状突起側に移動いたことが観察されたが、PI3 kinase阻害薬であるLY294003投与では変化がみられなかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
・Phldb2がF-actin 関連因子drebrin Aの発現および局在を制御する
Phldb2 がF-actin結合タンパクの一つであるdrebrin Aと結合し、Phldb2 KOマウスでは培養海馬神経細胞にdrebrin A局在のピークがスパインheadの辺縁から樹状突起シャフトに移動することを見出した。また、Phldb2 KOマウス切片の免疫染色により、海馬放射層にdrebrin A発現が強いことを観察することができた。
・ＢＤＮＦ刺激によるスパイン形態変化およびdrebrin Aの局在変化
LY294003およびBDNFによってＷＴマウスの培養海馬神経細胞において内在性drebrin A の局在変化を検討した。BDNF刺激後スパインが大きくなり、drebrin A局在がスパインの周囲からdendrite側に移動したことが観察されたが、LY294003投与では変化がみられなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
Phldb2の発現により、Phldb2 KOマウスでのdrebrin A異常発現局在表現型が修復できるかを検討する。Phldb2 KOマウス培養海馬神経細胞にPhldb2発現ベクターを導入し、スパインでのdrebrin A発現と局在変化をレスキューできるかどうかを検討する。
PIP3によるdrebrin A局在変化によりPhldb2の役割を明らかにする。
ＷＴマウスではBDNF刺激後スパインが大きくなり、drebrin A局在変化がみられたことから、Phldb2 KOマウスを用いて、同様な変化を検討する。
海馬CA1錐体細胞のBDNF局在の検討。今年度はマウスの海馬CA1領域において、SDS処理凍結割断レプリカ標識法（SDS-FRL法）ではＢＤＮＦの局在をうまく染色することができなかった。そこで、来年度は免疫電顕で錐体細胞の樹状突起、スパイン、シナプスにおけるBDNFの局在を比較検討する。さらに、構造的可塑性を誘導した後、このBDNFの局在がどのように変化するかについて検討する。
BDNF-TrkB-PIP3-Phldb2下流のエフェクタであるdrebrin A-F-actin の制御機構を明らかにする。Phldb2-drebrin A-F-actinの複合体の形成過程について検討する。WTとPhldb2-KOマウスの海馬においてシナプスの各分画、また膜表面のdrebrin A、F-actinの発現量を比較検討する。さらに、スパイン内での局在や、構造的可塑性を誘導した時やBDNF刺激後におきる結合など、BDNF-TrkBPIP3-Phldb2-drebrin A-F-actinの相互作用とその全体像を明らかにする。
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| Causes of Carryover |
（理由）
免疫電子顕微鏡法による解析の費用のために翌年に繰越した。
（使用計画）
SDS-FRL法などの免疫電子顕微鏡法による解析の費用に充てる。
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