2023 Fiscal Year Annual Research Report
細胞小器官による大脳皮質ニューロンの投射先依存的な臨界期制御メカニズムの解明
Publicly Offered Research
| Project Area | Inducing lifelong plasticity (iPlasticity) by brain rejuvenation: elucidation and manipulation of critical period mechanisms |
|---|
| Project/Area Number |
23H04216
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
壷井 將史 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (20847123)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2025-03-31
|
| Keywords | 軸索終末分岐 / 小胞体－ミトコンドリア接触 / 臨界期 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
臨界期におけるダイナミックな軸索リモデリングには外部からの刺激に加えて自発的な神経活動も重要であるが、軸索分岐リモデリングにおける自発的な神経活動の必要性は投射領域 (軸索区画) ごとに異なる。このことは、軸索の可塑性を区画特異的に制御する細胞内因的なメカニズムが存在することを示唆するが、その分子実態は不明である。我々のグループでは、小胞体を中心とするオルガネラ間接触が軸索区画特異的な軸索分岐形成制御に寄与する可能性を見出した。そこで本研究では、小胞体が形成するオルガネラ接触場のうちどの接触場が区画特異的な軸索分岐リモデリングを制御するか、さらに、軸索区画ごとのオルガネラ間接触の状態を蛍光電子相関顕微鏡を用いて明らかにする。本年度は軸索分岐リモデリングを制御するオルガネラ間接触場の検討及び、オルガネラ間接触場が軸索分岐リモデリングを制御する分子メカニズムとして、小胞体－ミトコンドリア接触が軸索分岐におけるミトコンドリア動態に与える影響の検討を行った。小胞体－ミトコンドリア接触形成を担うミトコンドリア局在タンパク質の機能欠損を行ったところ、大脳皮質交連ニューロンの軸索分岐が顕著に低下することを見出した。このことは、小胞体が形成するオルガネラ接触場のうち、小胞体－ミトコンドリア接触が軸索分岐リモデリングを制御する可能性を示唆している。さらに、大脳皮質ニューロンの初代培養系において、同じ小胞体－ミトコンドリア接触を担うタンパク質の機能欠損を行ったところ未成熟ニューロンにおいて軸索におけるミトコンドリアの順行・逆行輸送の頻度が顕著に低下することを見出した。以上の結果から、小胞体－ミトコンドリア接触がミトコンドリア動態を介して軸索分岐リモデリングを制御する可能性が示唆された。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究では、小胞体が形成するオルガネラ接触場のうちどの接触場が区画特異的な軸索分岐リモデリングを制御するか、さらに、軸索区画ごとのオルガネラ間接触の状態を蛍光電子相関顕微鏡を用いて明らかにすることを目指して研究を行った。本年度は、そのうち前者の項目について重点的に検討を行った。その結果、小胞体－ミトコンドリア接触がミトコンドリア動態を介して軸索分岐リモデリングを制御する可能性を示唆する結果を得ており、軸索の可塑性を区画特異的に制御する細胞内因的なメカニズムの一端を明らかにすることに成功した。この結果に基づき、今後は小胞体－ミトコンドリア接触に着目し、軸索分岐ごとにその接触状態に違いがあるかを検討できるため、概ね順調に進展していると考えられる。
|
| Strategy for Future Research Activity |
これまでの結果から、小胞体－ミトコンドリア接触がミトコンドリア動態を介して軸索分岐リモデリングを制御する可能性が示唆された。今後は、この制御が臨界期終了後に働くメカニズムであるかを検討する。さらに、軸索区画ごとの小胞体－ミトコンドリア接触場の状態を蛍光電子相関顕微鏡を用いて明らかにすべく、相関顕微鏡に必要なプローブについて検討を行う。
|
