2019 Fiscal Year Research-status Report
シナプス可塑性発現時における内在性グルタミン酸受容体の超解像イメージング
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18K14817
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
田中 洋光 京都大学, 理学研究科, 助教 (30705447)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | シナプス可塑性 / 超解像イメージング / 海馬 / 全反射顕微鏡 / グルタミン酸受容体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
シナプスにおける神経伝達物質受容体の局在分布や動態は、情報伝達効率を制御する重要な要因である。そして、この情報伝達効率が変化する現象「シナプス可塑性」は、記憶・学習の細胞基盤と考えられている。本研究では、興奮性シナプス応答を主に担うAMPA型グルタミン酸受容体(AMPA受容体)に着目し、どの型の内在性AMPA受容体の局在が、どのような動態によって変化することで、シナプス可塑性が発現するのかを超解像度で明らかにする。
平成31年度では、蛍光標識した内在性AMPA受容体の動態や局在を観察できる基礎技術を確立した。具体的には、CRISPR/Cas9システムを導入して、より生理的な発現レベルの蛍光標識したAMPA受容体を可視化した。そして全反射顕微鏡を用いた独自の実験系において、初代培養したラット海馬神経細胞に、シナプス可塑性の1つである長期増強 (LTP: long-term potentiation) を誘導する刺激を加えた。Super-ecliptic pHluorinで蛍光標識したAMPA受容体を観察し、シナプス後膜内外における動態変化を解析した。さらに、本実験系を発展させてアルツハイマー病の原因物質アミロイドベータによるAMPA受容体の動態異常化を明らかにした。具体的には、アミロイドベータオリゴマーを海馬神経細胞に投与すると、AMPA受容体サブユニットGluA1のエキソサイトーシスが阻害され、LTP発現が抑制された。また、U字型ガラス管を導入して、シナプス前終末におけるシナプス小胞の再構築過程の可視化にも成功した。
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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
本研究では、これまでに用いてきた独自の実験系に超解像顕微鏡法を組み合わせて、神経伝達物質受容体の動態や局在を明らかにすることを目的としている。平成31年度では、CRISPR/Cas9を追加導入して内在性のAMPA受容体の蛍光観察が可能となった。また、本実験系を発展させて、アルツハイマー病最初期の病態解明に寄与して論文発表した。以上の成果により、計画が概ね順調に進展していると判断している。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度では、さらに本実験系を発展させてPALM、STORM、SIMといった超解像顕微鏡法をCRISPR/Cas9システムに組み合わせる。そして、シナプス伝達時およびシナプス可塑性発現時におけるAMPA受容体等のシナプス機能素子の動態変化を明らかにする。
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| Causes of Carryover |
令和2年度に比較的高価な消耗品を購入予定のため、平成31年度の研究費を一部繰越した。
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