Elucidation of mechanisms for synapse site-specific regulation of synaptic plasticity by intracellular calcium dynamics

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H03321
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 46010:Neuroscience-general-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Manabe Toshiya 東京大学, 医科学研究所, 教授 (70251212)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: カルシウム / シナプス伝達 / 長期増強 / 海馬 / 遺伝子改変マウス

Outline of Final Research Achievements

To elucidate the role of the functional molecule X in the regulation of calcium dynamics in the presynaptic terminal and postsynaptic cell in the central nervous system, we generated the gene-targeted mice lacking the molecule X specifically in the presynaptic terminal or postsynaptic cell and performed electrophysiological analyses using their acute hippocampal slices. We found the impairments in the excitatory synaptic responses to low-frequency stimulation in mutant mice lacking the molecule X presynaptically, suggesting the abnormality in recycling of synaptic vesicles, and in long-term potentiation of excitatory synaptic transmission in mutant mice lacking the molecule X postsynaptically.

Free Research Field

神経生理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

小胞体からのカルシウムの放出がシナプス伝達やシナプス可塑性にどのように関与するかという報告はこれまでにあまりなかったが、シナプス部位特異的変異マウスを作製して電気生理学的な解析を進めることで、その重要性の一端を解明することができた。また、細胞内でのカルシウム放出の異常がハンチントン病やアルツハイマー病、パーキンソン病に関与するとされているが、この成果はこれらの精神神経疾患の病因解明のための基礎データを提供できるものと考える。