2017 Fiscal Year Annual Research Report
運動学習をささえる小脳シナプス回路シフト
Publicly Offered Research
| Project Area | Mechanisms underlying the functional shift of brain neural circuitry for behavioral adaptation |
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| Project/Area Number |
17H05579
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
掛川 渉 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 准教授 (70383718)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | シナプス改変 / 記憶学習 / 生後発達 / 小脳 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
自然免疫系補体C1qやその機能ドメインを有する分子から構成されたC1qファミリーは中枢シナプスの形成や機能を支える重要な分子群である。私たちは最近、小脳運動学習を担う登上線維－プルキンエ細胞シナプス (CFシナプス) に局在する新規C1qファミリー分子C1q様分子1 (C1qL1) を同定し、C1qL1が生後発達期にみられるCFシナプス回路の改変過程に寄与することを明らかにした (Kakegawa et al., Neuron, '15)。しかし、C1qL1が発達期の改変過程でどのように機能を発揮しているかは分かっていない。加えて、この分子が、成熟したCFシナプス回路の維持や制御にどのように関与しているかも不明である。そこで本研究では、小脳運動学習を担うCFシナプス回路の改変および維持過程にかかわるC1qL1の機能的役割を追究することにした。
本年度は、成熟期におけるC1qL1の機能的役割について解析を進めた。まず、成熟C1qL1-KOマウスのCF起始核細胞にC1qL1を強制発現させると、成熟期にもかかわらず、CFシナプスの形態異常および機能障害がほぼ完全に回復した。次に、成熟野生型マウスにおいてC1qL1を急性除去すると、驚くべきことに、CF上に形成されている多くのシナプスが外れ、それに伴ってCFの退縮が観察された。また、C1qL1を急性除去したマウスでは、運動記憶学習の分子基盤とされる平行線維シナプスでの長期抑圧現象が障害されるとともに、運動学習能も著しく低下した。さらに、同様な結果はC1qL1の受容体としてはたらくBAI3の急性除去によっても観察された。以上の結果から、成熟期のCFシナプスはC1qL1-BAI3結合を介して維持されるとともに、環境や神経活動に応じて動的に改変されうることが示唆された。
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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
成熟期に完成されたCFシナプスにおいて、C1qL1がどのように働いているかを明らかにすることは、本研究の大きな目標のひとつである。そのため、今年度に得られた新たな所見は、環境に伴った神経回路の改変機構、すなわち「適応回路シフト」の分子的理解のために有益な情報を与えうるものと確信している。また、これまでの成果は、班会議やいくつかの研究会を通じてすでに報告している。したがって、本研究課題は、現時点において「おおむね順調に発展している」と言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、C1qL1に加え、その受容体として機能するBAI3にも焦点をあて、一生涯を通して観察されるシナプス回路シフトの分子機構をより詳しく解析していきたい。
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[Journal Article] Chemical labelling for visualizing native AMPA receptors in live neurons2017
Author(s)
Wakayama, S., Kiyonaka, S., Arai, I., Kakegawa, W., Matsuda, S., Ibata, K., Nemoto, Y.L., Kusumi, A., Yuzaki, M., Hamachi, I.
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 8
Pages: 14850
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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