シナプスにおけるPSD-95パルミトイル化酵素P-PATの活性制御機構

• Project/Area Number: 07J13292
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: General pharmacology
• Research Institution: National Institute for Physiological Sciences
• Principal Investigator: 則竹 淳 National Institute for Physiological Sciences, 細胞器官研究系, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2007 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000); Fiscal Year 2009: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2008: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2007: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: パルミトイル化脂質修飾 / PSD-95 / P-PAT / AMPA型グルタミン酸受容体 / 全反射顕微鏡 / ポストシナプス膜 / パルミトイル化脂修飾

Research Abstract

本研究では代表的なシナプス蛋白質PSD-95と新規パルミトイル化酵素P-PATに焦点をあて、1)P-PATの活性制御機構、2)P-PATによるPSD-95の動態制御機構、および3)P-PATによるシナプス機能制御機構の解明を目的としている。
平成21年度はP-PATによるPSD-95のパルミトイル化状態を、生化学的なアプローチで簡便・特異的・高感度に検出するアッセイ系(ビオチンスイッチ法)の確立、神経細胞におけるP-PATによるPSD-95のパルミトイル化の動態制御機構を解析するために、初代培養海馬神経細胞にGFP-P-PATとPSD-95-mCherryを発現させ、それらの動態をタイムラプス顕微鏡で詳細に観察を試みた。また、パルミトイル化修飾を受けたPSD-95はポストシナプス膜直下に局在することから、全反射顕微鏡を用いてパルミトイル化修飾を受けたPSD-95のみを特異的に可視化し、PSD-95のパルミトイル化状態のモニタリングを生細胞レベルで可視化することに成功し、P-PATに対する特異的な抗体を用いた免疫染色により、神経細胞におけるP-PATの局在を明らかにすることにも成功した。また、P-PATの生理機能を解析するために、P-PATを過剰発現およびノックダウンした際のPSD-95のパルミトイル化動態をモニタリング中であり、P-PATのノックダウンによりPSD-95およびAMPA型グルタミン酸受容体のシナプス膜表面に集積が抑制されることを見出した。本研究はThe Journal of Cell Biologyに掲載され、高い評価を受けている。このように、平成21年度の研究計画は達成できたと考えている。

Research Products

• [Journal Article] Mobile DHHC palmitoylating enzyme mediates activity -sensitive synaptic targeting of PSD-95 (2009)
  • Author(s): Noritake J, et al
  • Journal Title: J Cell Biol 186 Pages: 147-160
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Phosphorylation of CLASP2 by GSK-3beta regulates its interaction with IQGAP1, EB1 and microtubules. (2009)
  • Author(s): Watanabe T, Noritake J, et al
  • Journal Title: J Cell Sci 122 Pages: 2969-2979
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Differential activity-dependent secretion of brain-derived neurotrophic factor from axon and dendrite (2009)
  • Author(s): Matsuda N, et al
  • Journal Title: J Neurosci 29 Pages: 14185-14198
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ndell palmitoylation : a new mean to regulate cytoplasmic dynein activity (2009)
  • Author(s): Shmueli A, et al
  • Journal Title: EMBO J 29 Pages: 107-119
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dynamic protein palmitoylation in cellular signaling (2009)
  • Author(s): Iwanaga T, et al
  • Journal Title: Prog Lipid Res 48 Pages: 117-127
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification of G protein alpha subunit-palmitoylating enzyme (2009)
  • Author(s): 則竹淳
  • Journal Title: Molecular and Cellular Biology 29 Pages: 435-447
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dynamic protein palmitoylation in cellular signaling (2009)
  • Author(s): 則竹淳
  • Journal Title: Progress in Lipid Research (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] PSD-95パルミトイル化脂質修飾酵素によるAMPA受容体動態制御メカニズム (2008)
  • Author(s): 則竹 淳
  • Journal Title: 蛋白質核酸酵素, 神経の分化, 回路形成, 機能発現 53 Pages: 430-435
• [Presentation] Activity-sensitive synaptic palmitoylation of PSD-95 is involved in AMPA receptor homeostasis (2009)
  • Author(s): 則竹淳
  • Organizer: 36th International Congress of Physiological Sciences
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館(京都)
  • Year and Date: 2009-07-27
• [Presentation] パルイトイル化酵素ファミリーによるシナプス機能制御 (2009)
  • Author(s): 深田正紀, ら
  • Organizer: 第52回日本神経化学会大会
  • Place of Presentation: 伊香保温泉ホテル天坊(渋川)
  • Year and Date: 2009-06-23
• [Presentation] BDNFの神経活動依存的遊離の可視化 (2009)
  • Author(s): 松田尚人, ら
  • Organizer: 第52回日本神経化学会大会
  • Place of Presentation: 伊香保温泉ホテル天坊(渋川)
  • Year and Date: 2009-06-23
• [Presentation] Synaptic activity regulates PSD-95 palmitoylating enzymes (2009)
  • Author(s): 深田正紀, ら
  • Organizer: The 9th Human Frontier Science Program Awardees Meeting
  • Place of Presentation: 学術総合センター(東京)
  • Year and Date: 2009-06-03
• [Presentation] 神経活動依存的なPSD-95パルミトイル化によるAMPA型グルタミン酸受容体の恒常性の制御 (2009)
  • Author(s): 則竹淳
  • Organizer: 第61回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場(名古屋)
  • Year and Date: 2009-06-02
• [Presentation] Activity-Dependent Regulation of the PSD-95 Palmitoylating Enzyme (2008)
  • Author(s): 則竹淳
  • Organizer: 第31回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 東京, 日本
  • Year and Date: 2008-07-10
• [Presentation] Activity-Dependent Regulation of the PSD-95 Palmitoylating Enzyme (2008)
  • Author(s): 則竹 淳
  • Organizer: The 38th Seiriken/Sokendai International Conference Stock and flow of functional molecules in synapse
  • Place of Presentation: 岡崎市,日本
  • Year and Date: 2008-03-18
• [Presentation] Regulatory Mechanism of PSD-95 Palmitoylation through P-PAT (2007)
  • Author(s): 則竹 淳
  • Organizer: The 37th annual meeting of the Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: サンディエゴ,アメリカ
  • Year and Date: 2007-11-05