グリシン作動性シナプス増強を誘導する分子機構の解明

• Project/Area Number: 18K06489
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 46010:Neuroscience-general-related
• Research Institution: Aoyama Gakuin University
• Principal Investigator: 荻野 一豊 青山学院大学, 理工学部, 助教 (20551964)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: ゼブラフィッシュ / グリシン受容体 / ゲフィリン / マウスナー細胞 / CaMKII / シナプス可塑性 / 音驚愕反射 / 抑制性シナプス / Gephyrin

Outline of Annual Research Achievements

ゼブラフィッシュ稚魚を用いた実験により、繰返し音刺激による音驚愕反射の減少は刺激終了10分後には回復することが最近報告された。この報告は、リン酸化ゲフィリンを脱リン酸化することで、音驚愕反射が抑制された状態から通常の状態へ復帰させるホスファターゼの存在を示唆している。研究代表者によって示された音驚愕反射抑制と関連するゲフィリンのリン酸化はセリン残基において起こるため、セリン/スレオニン脱リン酸化酵素の阻害剤をゼブラフィッシュに投与して実験を行い、この可能性を検証した。オカダ酸によってPP1とPP2Aを阻害した時と、TautomycetinによってPP1を阻害した時に、繰り返し音刺激を与えなくてもマウスナー細胞上のシナプスでのグリシン受容体密度が高まり、音驚愕反射が起きにくなった。この現象はPP2Bをcyclosporin Aによって阻害した時には起きなかった。しかし、当初予想していた音驚愕反射抑制状態からの回復が遅くなることはPP1、PP2A、PP2Bを阻害しても観察されなかった。PP1を特異的に阻害することで、繰り返し音刺激を与えなくてもグリシン受容体のシナプスへの集積が促進されたことと音驚愕反射が抑制されたことは、PP1活性が繰り返し音刺激を受けていない状態でのグリシン作動性伝達の強度を規定している可能性を示唆している。PP1活性による調節がゲフィリンとグリシン受容体の結合強度の調節を介して行われているのかを検証するために、tautomycetinによるPP1阻害がゲフィリンとグリシン受容体の結合強度を強めるかを免疫共沈降法によって調べることを計画した。この実験の準備としてHEK293細胞を用いた実験系の立ち上げを行った。

Research Products

• [Journal Article] Phosphorylation of gephyrin in zebrafish Mauthner cells governs glycine receptor clustering and behavioral desensitization to sound (2019)
  • Author(s): Kazutoyo Ogino, Kenta Yamada, Tomoki Nishioka, Yoichi Oda, Kozo Kaibuchi and Hiromi Hirata
  • Journal Title: Journal of Neuroscience Volume: 39 Issue: 45 Pages: 8988-8997
  • DOI: 10.1523/jneurosci.1315-19.2019
  • Peer Reviewed
• [Presentation] CaMKII dependent phosphorylation of gephyrin is molecular switch to induce glycine receptor clustering promotion and behavioral desensitization to sound (2018)
  • Author(s): 荻野一豊、平田普三
  • Organizer: 第41回日本神経科学大会
• [Presentation] CaMKII dependent phosphorylation of gephyrin is the key regulator for glycine receptor clustering promotion and subsequent desensitization of acoustic startle response (2018)
  • Author(s): 荻野一豊、平田普三
  • Organizer: 第41回日本分子生物学会年会
• [Presentation] CaMKII dependent phosphorylation of gephyrin is the key mechanism to induce glycine receptor clustering promotion and subsequent attenuation of acoustic startle response (2018)
  • Author(s): 荻野一豊、平田普三
  • Organizer: 次世代脳プロジェクト2018年度冬のシンポジウム