研究課題
基盤研究(A)
グルタミン酸作動性シナプス後部の膜直下にはシナプス後肥厚部(PSD)と呼ばれる、多種類の蛋白質分子からなる構造が存在する。その分子構築の原理について明らかにするために、以下の解析を行った。1.4種類のPSD蛋白質(PSD-95.GKAP.Shank.Homer)について、その単一シナプスあたりの分子数を推定した。GFP単分子の蛍光強度を基礎として、蛍光ビーズの蛍光強度がGFP何分子に相当するのかを求め、更にGFP融合PSD蛋白質を発現する培養海馬神経細胞を利用して、PSD蛋白質のシナプスあたりの量を測定した。単一シナプスにはおよそ100-400個の各PSD分子が存在し、これら4つの分子でPSDの全質量のおよそ10%を占める。2.RNA結合蛋白質TLSは培養海馬神経細胞において分化に伴い樹状突起のシャフトからスパインにその局在を変化させる。TLSは代謝型グルタミン酸受容体刺激によりスパインへ移行し、一方でTLSのノックアウトマウス由来の海馬神経細胞ではスパインの形態が異常になる。従ってTLSは神経活性依存的にスパインに輸送され、その形態を制御する分子と考えられる。3.複数のGFP融合PSD蛋白質について、トランスジェニックマウス系統を作成した。これらのマウス由来の海馬培養神経細胞を利用して一週間以上に亘る長期間の同一シナプスの形態変化を追跡し、幼弱な糸状突起様の構造が成熟したスパイン構造へと変化する過程を捉えた。更に一個の神経細胞内において、複数の樹状突起上に存在するシナプス数を統合的に調節する分子機構が存在することを示した。以上の実験は足場蛋白質がPSDの主要な構成成分として動的再編成を持続的に行う事を示しており、またその維持には樹状突起内RNAからの蛋白質合成が重要な役割を持つ事も示唆している。
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