2023 Fiscal Year Annual Research Report
Regulatory mechanisms of synaptic protein accumulation and maintenance during memory formation.
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21H02595
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
実吉 岳郎 京都大学, 医学研究科, 准教授 (00556201)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
細川 智永 京都大学, 医学研究科, 講師 (30602883)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | シナプス可塑性 / CaMKII / 液－液相分離 / アクチン細胞骨格 / コフィリン / スパイン / シナプス / LTP |
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| Outline of Annual Research Achievements |
記憶の基盤であるシナプス可塑性の誘導・発現機構は詳細に検討されているが、刺激後にシナプス強度を維持する仕組みについてはほとんど明らかになっていない。本研究は、長期増強現象(LTP)に伴うシナプスタンパク質のダイナミクスを液-液相分離で説明することを目指している。アクチン切断因子コフィリンをリン酸化する酵素はLIMK1で、脱リン酸化する酵素がslingshot (SSH)である。精製タンパク質での再構築実験ではSSH1が CaMKIIとLIMK1の相分離の作る液滴から排除される。そこで、これらのタンパク質のスパインシナプスでの局在を検討した。LIMK1-GFPは脂質修飾により細胞膜に局在し、LTP刺激でも細胞膜局在が変化することはなかった。一方、SSH1L-mCherryは、定常状態では細胞質に局在するが、LTP刺激を受けスパインへ濃縮することがわかった。さらに、LIMK1がスパインでの細胞膜へ局在するのに対して、SSH1Lはスパイン先端より後方に集積し、精製タンパク質での挙動と一致した。さらに、expansion microscopy法で内在性タンパク質の局在を検討すると、蛍光タンパク質融合LIMK1やSSH1Lと同じく、スパイン先端や細胞膜にはLIMK1が、SSH1はスパインの細胞質に局在した。これらの発見は、カルシウムの流入によって相分離されるCaMKII/GluN2Bの液滴がコフィリン制御分子を相分離により物理的に区画化し、シナプス先端ではアクチン線維の安定化、細胞質側では不安定化することで体積増大、形状維持する制御があることが示唆される。TEV切断酵素よって多量体から単量体にできるCaMKIIを作製し、細胞内でのグルタミン酸受容体との相分離による液滴形成に多量体が関わることを確かめた。さらにラパマイシン依存的TEVによる単量体誘導系を確立した。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Engineering memory with an extrinsically disordered kinase2023
Author(s)
Ripoli Cristian、Dagliyan Onur、Renna Pietro、Pastore Francesco、Paciello Fabiola、Sollazzo Raimondo、Rinaudo Marco、Battistoni Martina、Martini Sara、Tramutola Antonella、Sattin Andrea、Barone Eugenio、Saneyoshi Takeo、Fellin Tommaso、Hayashi Yasunori、Grassi Claudio
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Journal Title
Science Advances
Volume: 9
Pages: 1110
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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