Regulatory mechanism of synaptic plasticity based on glycan functions

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H03370
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 47030:Pharmaceutical hygiene and biochemistry-related
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Oka Shogo 京都大学, 医学研究科, 教授 (60233300)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森瀬 譲二 京都大学, 医学研究科, 助教 (60755669)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: AMPA型グルタミン酸受容体 / N結合型糖鎖 / 糖鎖構造 / １分子イメージング

Outline of Final Research Achievements

Quantitative changes in AMPA receptors at the postsynaptic membrane are important in synaptic plasticity, which is the basis of learning and memory. Its regulation involves various trafficking processes such as transport from intracellular to cell surface, lateral migration at the cell surface, and intracellular uptake. In this study, we analyzed the regulatory mechanism of synaptic plasticity from the viewpoint of sugar chains expressed on AMPA receptors. The results revealed that glycans are deeply involved in the membrane surface expression of AMPA receptors and that many AMPA receptors, which have been considered as stable tetramers, exist as monomers on the membrane surface and transiently form dimers, trimers, and tetramers.

Free Research Field

神経糖鎖生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

シナプス可塑性に重要なAMPA 受容体のトラフィッキングに関しては、主に細胞内ドメインのリン酸化修飾などとその相互作用分子が中心に解析されてきた。本研究においてAMPA受容体の細胞外領域に存在する糖鎖もまたその制御に重要な役割を担うことを明らかにした。また、従来の常識であったAMPA受容体の膜表面上での分子動態についても新たな知見を得ることができた。これらの成果は、学習記憶の基盤となるシナプス可塑性制御機構解明へと繋がるものであり、その破綻によるアルツハイマー などの脳疾患の分子病態を考える上でも重要な知見となる可能性がある。