2022 Fiscal Year Research-status Report
Regulatory mechanisms for perisynaptic accumulation of mGluRs and synaptic plasticity via cytohesin-2 signaling pathway
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22K06461
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| Research Institution | Kitasato University |
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Principal Investigator |
深谷 昌弘 北里大学, 医学部, 准教授 (10360900)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | ペリシナプス / 代謝型グルタミン酸受容体 / 海馬 / 興奮性シナプス / 遺伝子欠損マウス / Arf６ / サイトへジン２ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
シナプス可塑性である長期抑圧(LTD)は、興奮性シナプス後部のペリシナプス領域に集積するグループI代謝型グルタミン酸受容体(mGluR1/5)のシグナル伝達が引き金となることが知られており、記憶や学習などの高次脳機能の発現に深く関与している。しかしながら、mGluR1/5がどのような調節機構でペリシナプス領域に集積し、シナプス伝達を調節しているのかは不明な点が多い。本研究課題では、細胞内小胞輸送に関与するArf6を活性化するサイトへジン2に着目し、サイトへジン2-Arf6シグナル伝達経路による小胞輸送制御を介したmGluR1/5のペリシナプス局在制御とシナプス伝達調節機構の解明を目的として研究を行っている。初年度である2022年度は、研究計画で立案した実験に取り組み、以下の3つの解析から有用な結果が得られている。まず、mGluR5の局在を制御するサイトへジン２分子ネットワーク解析では、酵母ツーハイブリッド法によるサイトへジン２との相互作用する候補分子の同定を行ない、興奮性シナプスに局在する候補分子を単離することに成功した。次に、サイトへジン２欠損マウスの作製と分子解剖学的解析を行い、神経系特異的サイトへジン２欠損マウスを作製し、海馬興奮性シナプスにおけるmGluR5の免疫電子顕微鏡法による局在解析とともにmGluR5シグナル伝達関連分子の局在解析も行なった。さらに、サイトへジン２欠損マウスの海馬依存的学習行動試験を行ない、サイトへジン２欠損マウスの学習行動異常を見出している。以上のように、サイトへジン2によるmGluR1/5のペリシナプス局在制御とシナプス伝達調節を明らかにするための基盤となるデータが得られた。今後も研究計画に沿って、解析を進める予定である。
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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
本研究課題の初年度である2022年度は、研究計画で立案した実験に取り組み、サイトへジン2-Arf6シグナル伝達経路によるmGluR1/5のペリシナプス局在制御とシナプス伝達調節機構を明らかにするための基盤となるデータが得られている。まず、mGluR5の局在を制御するサイトへジン２分子ネットワーク解析では、マウス脳cDNAライブラリーを用いた酵母ツーハイブリッド法によるサイトへジン２と相互作用する候補分子の同定を行なった。これらの候補分子のうち興奮性シナプスに局在する分子を単離することに成功し、免疫沈降やプルダウンアッセイによってもサイトへジン２との相互作用を確認した。次に、サイトへジン２欠損マウスの作製と分子解剖学的解析を行い、神経系特異的サイトへジン２欠損マウスを作製し、海馬興奮性シナプスにおけるmGluR5の免疫電子顕微鏡法による局在解析とともにmGluR5シグナル伝達関連分子であるGαqやPLCβ1の局在変化解析も行なった。さらに、サイトへジン２欠損マウスの受動的回避試験や新規物体認識試験などの海馬依存的学習行動の変化を解析した。また、培養海馬神経細胞をサイトへジンファミリーの阻害剤であるSecinH3で処理した場合のmGluR5関連分子やAMPA型グルタミン酸受容体の局在変化解析やサイトへジン２のリン酸化阻害変異体発現用ベクターの製作にも着手している。以上より、本研究課題は、概ね順調に進捗している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も本研究課題の研究計画に沿った解析を推進する予定である。2023年度は、サイトへジン２のリン酸化が海馬興奮性シナプスのmGluR5のペリシナプス局在制御に関与するかどうかを検証するとともに、サイトへジン２と相互作用分子候補の機能的役割の検証も行う。また、サイトへジン２欠損海馬神経細胞のArf6活性変化測定やAMPA型グルタミン酸受容体の局在変化解析を行う。さらに、サイトへジン２欠損マウスを用いた海馬スライスの電気生理学的解析も行う予定である。
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| Causes of Carryover |
2022年度の海馬初代培養を行う回数が予定より少なく済んだため、培養用試薬や培養用プラスチック器具の購入が抑制された。次年度使用額分は、2023年度に多く行う培養の培養用試薬や培養用プラスチック器具の購入に充当する。
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