2022 Fiscal Year Annual Research Report
神経可塑性を生むPIP2を介したイオンチャネルの時空間動態制御メカニズムの解明
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20K22631
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
好岡 大輔 大阪大学, 大学院医学系研究科, 助教 (00883084)
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| Project Period (FY) |
2020-09-11 – 2023-03-31
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| Keywords | １分子イメージング / 神経可塑性 / 軸索起始部（AIS） / イオンチャネル / PIP2 / 拡散 / エンドサイトーシス / エキソサイトーシス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、神経におけるイオンチャネルの空間動態制御におけるPIP2の役割を明らかにすることを目的とする。これまでに、蛍光標識用タグ（Haloタグ）を融合させたKCNQ2、KCNQ3、GABAA受容体、グリシン受容体の神経細胞におけるライブイメージングに成功している。本年度は特に、観察されるイオンチャネルの空間分布がPIP2の影響をどのように受けるか調べることに専念した。当初は、VSPにアンキリン結合モチーフ(ABM)を融合させることで、AIS局所的にPIP2摂動を操作する計画であった。しかし、この方法は成功しなかったため予定を修正し、標的とするイオンチャネルに変異を導入することでPIP2との相互作用を操作する方針へと切り替えた。特に、Mチャネルとして知られるKCNQ2/3はPIP2による活性制御機構が良く調べられておりPIP2結合部位も複数同定されている。そこで、KCNQ3のPIP2結合部位を構成するリジン、アルギニン、ヒスチジンといった正電荷アミノ酸残基を中性残基に置換した変異体を複数個作成した。その結果、それら変異型KCNQ3は神経細胞内で正常に遺伝子発現するものの、分子が細胞質領域に留まってAISへと正常に輸送されないことが明らかとなった。また、その輸送効率は変異体のイオンチャネル活性（電流密度）に依存して低下した。さらに、１分子イメージングを用いて細胞表面における分子の拡散係数や寿命・出現頻度を算出した結果、変異型KCNQ3では拡散が固定化された安定状態の割合が野生型と比較して有意に減少していることが分かった。
以上のように、本年度は海馬神経細胞におけるイオンチャネルの空間動態制御におけるPIP2結合サイトの新たな役割を明らかにすることができた。
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