2013 Fiscal Year Research-status Report
ＤＲＥＡＤＤシステムを用いたシナプス成熟技術の開発
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24650183
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
田渕 克彦 信州大学, 医学部, 教授 (20546767)
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| Keywords | シナプス |
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| Research Abstract |
シナプス成熟の過程として、シナプス後終末特異的細胞接着因子Neuroliginは、シナプス前終末のNeurexinと結合し、シナプス前終末の成熟を促進することが知られている。Neurexinが、Neuroliginによるシナプス成熟を誘導する分子メカニズムを解明するために、Neurexinの細胞内領域の構造に着目し研究を行った。Neurexinの細胞内領域は、５０アミノ酸程度の短いものであるが、塩基性アミノ酸に富んでいる。この領域の構造をNMRや円偏光二色性解析により調べたところ、天然変性タンパク質の特徴を有することが判明した。また、この領域はPI(4,5)P2などのリン脂質と結合することが判明し、この結合は、Neurexinのカルボキシ末端の３つのセリンのリン酸化によって阻害されることが判明した。このセリンのリン酸化はPKCによって触媒されることを見出した。また、Neurexinの第４選択的スプライス部位は、Neuroliginとの結合の特異性を規定することが知られているが、Neurexin-3の第４選択的スプライス部位の挿入の有無を操作したノックインマウスを作成し、シナプス成熟について解析を行った。結果として、シナプス前終末のNeurexinは、トランスシナプス的なリガンド結合を介して、シナプス後終末のAMPA受容体の膜表面局在に影響を与えていることを見出した。また、細胞接着因子Calsyntenin-3が、シナプス形成・成熟能を有することを見出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究は、DREADDという人工タンパク質により、ニューロンにおいて遺伝薬理学的にPKCシグナルを発現させ、シナプス成熟を誘導し、そのメカニズムを解明する目的で開始したが、研究成果は申請時に着目していたNeuroliginの機能解析にとどまらず、Neuroliginと相互作用してNeuroliginのシグナルを伝えるNeurexinがPKCシグナルにより膜分子との結合特性を変えると言う発見をするに至った。また、NeurexinとNeuroliginの相互作用が、興奮性シナプス成熟の主要な過程であるAMPA受容体の膜表面への局在を誘導することも見出した。更に、シナプス形成・成熟を司る新たな分子として、Calsyntenin-3の機能を見出した。これら、当初予定していなかったシナプス成熟に関する新たな発見が複数得られたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
シナプス前終末特異的接着因子NeurexinのPKCによるリン酸化が、シナプス成熟を誘導するメカニズムについて研究を行う。Neurexinのエンドサイトーシス・エクソサイトーシスとセリンリン酸化との関係について解析を行う。また、これらの条件での成熟シナプスの数を計測する。PKCの誘導は、DREADDシステムとホルボールエステルの両方を用いて試みる。更に、Neurexinと共にシナプス前終末においてシナプス成熟の受容体候補であるLAR-PTPファミリータンパク質に着目し、これらがシナプス成熟に及ぼす役割についても研究を行う。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
平成２５年度にDREADDの１つM3Dqの活性化でPKCシグナルを誘導したところ、シナプス形成・成熟因子Neurexinの細胞内領域のセリンがリン酸化され、これがNeurexinのシナプス内での輸送を改変させる知見が得られた。このため、本研究にNeurexinを介したシナプス形成・成熟のメカニズムを盛り込むことにし、マウスを用いた解析および学会発表を次年度へ先送りにする必要が生じたため、未使用額が生じた。
未使用額は、２６年度の経費と合わせて、主にマウスを用いた解析のための経費および学会発表のための国内学会参加費、印刷費用に充てることとしたい。
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