アクチビンによるシナプス可塑性・記憶保持の制御機構

• 研究課題/領域番号: 16015342
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 株式会社三菱化学生命科学研究所
• 研究代表者: 井ノ口 馨 株式会社三菱化学生命科学研究所, 研究部門, 主任研究員 (20318827)
• 研究期間 (年度): 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2004年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,900千円); 2004年度: 3,900千円 (直接経費: 3,900千円)
• キーワード: 遺伝子 / アクチビン / 脳・神経 / スパイン / 発現制御 / 海馬 / 長期増強 / シナプス形態

研究概要

記憶の保持や長期増強(LTP)などのシナプス可塑性の長期的持続には、ニューロンにおける遺伝情報の発現が必要である。さらに、記憶が固定化される際には、シナプス形態の変化による新しい回路網の形成が惹起され、安定した情報として回路網に蓄えられる可能性が示唆されている。我々が単離した海馬LTPに伴い発現が誘導されるLTP応答遺伝子のうちの一つがコードするアクチビンは、TGF-betaファミリーに属するリガンド蛋白質で分化誘導因子としての機能が知られていた。我々は、アクチビンが海馬LTPの後期相(L-LTP)の保持やシナプス形態調節に果たす役割を解析した。
結果と考察:
海馬のアクチビン機能阻害は、LTPの誘導や初期相(E-LTP)には影響を与えなかったが、L-LTPを阻害した。一方、海馬のアクチビン機能増強は、LTP持続時間の増大を引き起こした。また、初代培養ニューロンをアクチビン処理すると、樹状突起スパインが長くなると同時に、プレシナプスとポストシナプスの接触数が増大した。アクチン重合阻害剤は、アクチビンによるLTP持続の増強を抑制するとともに、アクチビンによるスパイン形態変化・プレポスト接触数の増大のいずれをも阻害した。また、これらのアクチビン作用はMAP kinaseシグナル系を用いていた。これらのことは、L-LTPの持続メカニズムの一つとして、「LTPの誘導に伴うアクチビン遺伝子の発現→スパインアクチン動態の変化→スパイン形態の変化→プレポスト接触数の増大→L-LTP持続」という経路があることを示唆している。

研究成果

• [雑誌論文] A triphasic curve characterizes the retention of lever-pressing behavior rewarded by lateral hypothalamic stimulation during the immediate-posttrial period in rats : implications for a transient intermediate stage between short and long-term memory (2005)
  • 著者名/発表者名: Inoue, K., Fukazawa, Y., Ogura, A., Inokuchi, K
  • 雑誌名: Neurosci.Res 51 ページ: 417-425
  • NAID: 10006158172
• [雑誌論文] Brain-specific novel guanine nucleotide exchange factor for Arf, synArfGEF, is localized to postsynaptic density (2004)
  • 著者名/発表者名: Inaba, Y., Tian, Q.B., Okano, A., Zhang, J., Sakagami, H., Miyazawa, S., Li, W., Komiyama, A., Inokuchi, K., Kondo, H., Suzuki, T
  • 雑誌名: J.Neurochem 89 ページ: 1347-1357
• [雑誌論文] Activity-inducible protein Homer1a/Vesl-1S promotes redistribution of postsynaptic protein Homer1c/Vesl-1L in cultured rat hippocampal neurons (2004)
  • 著者名/発表者名: Inoue, Y., Honkura, N., Kato, A., Ogawa, S., Udo, H., Inokuchi, K., Sugiyama, H
  • 雑誌名: Neurosci.Lett. 354 ページ: 143-147
• [雑誌論文] Hetrologous expression of metabotropic glutamate receptor subtype 1 in Saccharomyces cerevisiae. (2004)
  • 著者名/発表者名: Sugiyama, K., Niki, T., Inokuchi, K., Teranishi, Y., Ueda, M., Tanaka, A
  • 雑誌名: Applied Microbiol.Biotechnol. 64 ページ: 531-536
• [雑誌論文] Homer/Vesl proteins and their roles in CNS neurons (2004)
  • 著者名/発表者名: Ehrengruber, M., Kato, A., Inokuchi, K., Hennou, S.
  • 雑誌名: Mol.Neurobiol. 29 ページ: 213-228
• [雑誌論文] スパインアクチンの動態とシナプス形態の可塑性 (2004)
  • 著者名/発表者名: 井ノ口馨, 斎藤喜人
  • 雑誌名: 蛋白質 核酸 酵素 49 ページ: 282-286