2022 Fiscal Year Research-status Report
細胞間相互作用を介したグルタミン酸トランスポーターのシナプス局在制御機構
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21K06416
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
有村 奈利子 東北大学, 薬学研究科, 准教授 (20420375)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | Dscam / グルタミン酸トランスポーター |
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| Outline of Annual Research Achievements |
グルタミン酸は、哺乳類の中枢神経系の主要な興奮性神経伝達物質であり、シナプス間隙へ放出され、急速な神経活動の伝達を仲介した後、グルタミン酸トランスポーターによって速やかに細胞内に回収される。近年主要なグルタミン酸トランスポーターの一つであるGLAST(slc1a3)の遺伝子変異が、統合失調症や強迫性障害などの様々な神経・精神疾患に関与することが明らかにされてきた。しかし、シナプスを被覆するグリア細胞膜上でGLASTが、どのような機構でシナプス間隙に局在化して機能するかについては不明であった。我々はこれまで、DSCAMの発生期の神経細胞における機能を解析してきた。Dscamの機能欠損マウスの小脳を解析し、登上線維のシナプス形成が障害されていることを見出した。そしてこのDSCAMの機能低下がGLASTの局在異常を引き起こしていることを明らかにした。そこで、本研究では、このDSCAM-GLASTの相互作用がどのように小脳シナプス形成と運動機能を制御するか明らかにすることを目的としている。本年度は、小脳シナプスが重要な機能を果たしている視機性眼球反応について検討を行った。これは動物の周りの視野が動く際に網膜に写る像がブレないように（電車の中から外の物体を視認する時に）眼が動く反射であり、登上線維のシナプス形成障害がある場合は反応性が低下する。Dscam機能欠損マウスを用いてOKRの反応性を検証したところ、この反応が優位に減弱していることを見出した。また、Dscamの機能欠損マウスの小脳に、グルタミン酸トランスポーターの活性化剤を投与すると、電気生理学的な反応が変化することが明らかとなった。以上のことから、Dscamはグルタミン酸トランスポーターを介してシナプスの形成とその生理的機能に重要な分子であることが明らかとなった。本研究は、予定通り順調に進んでいると考えている。
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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
当初の計画に沿って研究成果が上がっている。本研究では、このDSCAM-GLASTの相互作用がどのように小脳シナプス形成と運動機能を制御するか明らかを検証することを目的としている。本年度は、小脳のシナプスの機能を調べるために、視機性眼球反応などの実験を行って、興味深い結果を得ている。本研究成果を現在、論文にまとめて投稿を行っている。また、内在性DSCAMのタグノックインマウスの作成も順調に進んでおり、解析する日も近い。予想外に多いリバイス実験などで時間がかかってはいるものの、本研究は、予定通り順調に進んでいると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究で既にDscam mRNAがプルキンエ細胞で発現していることや、内在性DSCAMタンパク質が生化学的に分画したシナプス画分に濃縮することを見出している。しかし、現有の抗DSCAM抗体(計8種類)を用いた小脳における免疫組織染色では、全てバックグラウンドが高く、特異的な染色像が得られていない。そこで、内在性のDscamに新たに高感度のtagを挿入したノックイン（KI）マウスを、Crispr/Cas9法で作出した。このマウスをtag抗体で組織染色し、DSCAMの局在を検証する予定である。現在のtag KI マウスで良好な結果が得られない場合、他のtagのKIマウスを作出し、内在性DSCAMタンパク質のシナプス局在を検証する。さらに、本年度は、投稿している論文のリバイス実験を進めて、本研究成果を公刊できるよう勧めていく予定である。
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| Causes of Carryover |
本研究期間の研究成果としては、本年度実施した、内在性DSCAMのタグノックインマウスの作成が順調に進んでいたため、輸送や検疫、飼育にかかるコストを３月を目処に、年度内に使う予定であった。しかし、所属する大学の検疫室が工事のため使用できないことが判明したため、検疫及び飼育を外注することになった。これらにかかる費用の予測が難しかったため、本研究費を節約し、多少残して不測の事態に備えたが、結果的に使わなかった研究費が出たため、やむを得ず繰り越すこととなった。これらが、本年度の使用額に変更が生じた理由である。
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