CLEM study for the molecular dynamics of the cultured synapse model of neuromuscular junction

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K06600
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 43040:Biophysics-related
• Research Institution: University of Hyogo
• Principal Investigator: Miyazawa Atsuo 兵庫県立大学, 理学研究科, 教授 (60247252)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: アセチルコリン受容体 / 神経筋接合部 / 電子顕微鏡 / 相関顕微鏡観察

Outline of Final Research Achievements

At the neuromuscular junction (NMJ), a signal from the brain is transduced to the muscle by acetylcholine, which is released from the pre-synapse of motor neuron and binds to nicotinic acetylcholine receptor (nAChR) on the post-synaptic membrane of the muscle cell. nAChRs aggregate and form a cluster at the NMJ, contributed to efficient signal transduction. However, the clustering mechanisms remain unclear. In this study we visualized the internalized muscle specific tyrosine kinase on the cytoplasmic vesicles by correlative light and electron microscopy, which is supposed to facilitate the nAChR clustering. We also examined the co-culture of motor neurons and myotube cells differentiated from mouse embryonic stem cells, and found the attachment parts of a motor neuron and a myotube cell, indicating the formation of NMJ.

Free Research Field

構造生理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

nAChRが筋細胞膜に集積し始めた時期にある筋細胞内では、電子顕微鏡により検出された小胞中の筋特異的受容体チロシンキナーゼが、nAChR集積機構の一端を担っている可能性が示された。nAChRクラスターの形成は、運動神経から筋肉への効率良い情報伝達に必要不可欠である。この情報伝達の分子機構を明らかにすることは、加齢に伴い神経-筋肉間の情報伝達に問題が生じ、その結果として骨格筋の筋力低下を伴う疾患の予防や治療、リハビリテーションの確立につながる研究である。一般的に筋力低下は、日常生活の質の著しい低下をもたらすことから、予防法や改善法が確立できれば、高齢化社会における重要な社会貢献となる。