2021 Fiscal Year Research-status Report
長期記憶保持に必要な細胞小器官の空間的構造変化と分子基盤の解明
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20K06852
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
上田 奈津実 (石原奈津実) 名古屋大学, 理学研究科, 講師 (60547561)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 細胞骨格 / 可塑性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
学習や記憶の細胞レベルの素過程は神経活動に応じてシナプス伝達効率が変化し、維持されるシナプス可塑性である。強い興奮性入力は樹状突起スパイン容積増加とAMPA受容体のシナプス後肥厚(PSD)へのリクルートを伴うシナプス伝達の長期的な亢進(LTP)を惹起する。さらに、スパインの可塑的変化は数時間以上継続し、蛋白質合成を伴う後期LTP(L-LTP)をもたらす。スパインの体積増加はアクチン重合によることが支持されている一方で、長時間にわたってスパインの可塑的な変化を維持するための何からのメカニズムの存在が示唆されており、記憶維持に関わると考えられているが、その実体はほとんど明らかになっていない。
申請者は重合性ヌクレオチド結合蛋白質ファミリーSEPT1-14から成るセプチン細胞骨格の神経回路形成・再編成・維持における生理的意義の研究を進めている。セプチンは分裂細胞では細胞質分裂の際に、赤道面でリング状に形成される収縮環の構成成分として分子の非対称性を保証する拡散障壁となり、細胞質を2つに分割する。しかしながら、セプチンは非分裂細胞ニューロンで高発現し、細胞質分裂を超えたセプチン細胞骨格の機能探索の必要性が示唆されていた。さらに、英国Biobankサンプルの大規模ゲノムワイド関連解析により認知能力を司る領域にセプチンサブユニットが存在することが報告された。そこで申請者は、セプチンの学習・記憶とシナプス可塑性への関与を評価し、セプチン欠損マウスは記憶保持障害を示すことを見出したため、神経基盤の探索を進め細胞レベルでの表現型を確定した。今年度は神経回路レベルでの表現型を明らかにした。
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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
当初計画通りに実験が進んでいるため。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は細胞レベルでの表現型の基盤となる分子メカニズムを精査する目的で、分子の網羅的スクリーニングを実施する。
免疫沈降と質量分析により会合分子を網羅的に同定する。スパイン基部という局所での現象を担う分子群の同定を目指すことから難航が予測されるため、計画が上手く行かない場合は定量性の高い質量分析法(ジメチルラベル法)を代替手段とし、欠損マウスにおいて量的異常を示す分子の網羅的同定を実施する。さらに難航した場合は、神経活動の有無や生化学的分離を組み合わせて同様の実験を行う。同定分子は以下の手法を用いて精査する。
・同定分子が密集する画分を生化学的に抽出し、精査する。
・急速凍結・凍結割断レプリカ標識(SDS-FRL)法や免疫電子顕微鏡法を用いた高空間分解能解析を行い、当該分子の局在から細胞基盤への関与を検討する。
・培養ニューロンに同定分子の欠乏や発現を行い、細胞表現型における関与を検討する。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍により一次的に研究体制の縮小を継続いたしました。現在は、研究活動を再開させており、当初計画が延長されましたが作製中の初代培養ニューロンやマウス個体を用いて細胞レベルでの表現型の分子メカニズムを確定します。
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Research Products
(4 results)
