シナプス可塑的変化におけるタンパク質供給機構の解明

• 研究課題/領域番号: 18K06498
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分46010:神経科学一般関連
• 研究機関: 神戸薬科大学 (2020-2021); 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(新分野創成センター、アストロバイオロジーセンター、生命創成探究 (2018-2019)
• 研究代表者: 中山 啓 神戸薬科大学, 薬学部, 助教 (40553590)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: シナプス可塑性 / 細胞内小器官 / 微小管 / 局所翻訳 / シナプス可塑的変化 / 可塑的変化

研究成果の概要

局所翻訳産物に膜タンパク質が含まれるため、シナプスの可塑的変化において分泌経路に関わる細胞内小器官の局在が変化すると仮説を立てた。分泌経路に関わる細胞内小器官である「小胞体」や「小胞体-ゴルジ体中間区画」は、シナプス刺激をうけたシナプス後部の近傍へ集積するという観察結果を得た。次に、これら細胞内小器官が微小管に沿って移動することから、微小管動態とシナプス可塑性の関連を調べた。微小管重合阻害剤によってシナプス後部は肥大化し、微小管脱重合阻害剤処理によって、シナプス後部構造の変化が抑制された。これらの結果より、微小管動態がシナプス可塑性に関与することが示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究において、シナプス刺激に応じた局所翻訳の活性化と協調して細胞内小器官の局在が制御されることが明らかになった。さらに、それら細胞内小器官の局在制御に関わる微小管動態がシナプスの可塑的変化へ関与することも示唆された。シナプスの可塑的変化は記憶形成の細胞基盤であるため、これらの研究成果は、長期記憶形成機構の理解に貢献しうると期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Seasonal changes in NRF2 antioxidant pathway regulates winter depression-like behavior (2020)
  • 著者名/発表者名: Nakayama T, Okimura K, Shen J, Guh Y-J, Tamai K, Shimada A, Minou S, Okushi Y, Shimmura T, Furukawa Y, Kadofusa N, Sato A, Nishimura T, Tanaka M, Nakayama K, Shiina N, Yamamoto N, Loudon A.S, Nishiwaki-Ohkawa T, Shinomiya A, Nabeshima T, Nakane Y, and Yoshimura T
  • 雑誌名: PNAS 巻: - 号: 17 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1073/pnas.2000278117
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] C-C Chemokine Receptor 5 (CCR5) Expression in the Infarct Brain of the Photothrombosis Mouse Model (2020)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa Hiroshi、Kondo Mari、Hohjoh Hirofumi、Nakayama Kei、Segi-Nishida Eri
  • 雑誌名: BPB Reports 巻: 3 号: 6 ページ: 208-215
  • DOI: 10.1248/bpbreports.3.6_208
  • NAID: 130007958014
  • ISSN: 2434-432X
  • 査読あり
• [学会発表] 光血栓性脳梗塞モデルにおけるC-Cケモカイン受容体5(CCR5)の発現誘導 (2021)
  • 著者名/発表者名: 長谷川 潤、北條 寛典、近藤 真理、中山 啓、中川 公恵、瀬木-西田 恵里
  • 学会等名: 日本薬学会
• [学会発表] RNA granule protein RNG105 (caprin1) regulates dendritic mRNA localization and contributes to synaptic potentiation (2019)
  • 著者名/発表者名: Ohashi R, Nakayama K, Takao K, Shiina N
  • 学会等名: 日本分子生物学会年会
• [学会発表] RNG105, an RNA granule-associated RNA-binding protein, regulates the structural plasticity of spine and is required for memory formation (2018)
  • 著者名/発表者名: 中山啓、阿部学、山崎真弥、藤川顕寛、野田昌晴、二木啓、御子柴克彦、崎村建司、椎名伸之
  • 学会等名: 第41回 日本神経科学大会
• [学会発表] RNG105/caprin1, an RNA granule protein, regulates structural spine plasticity and is required for long-term memory formation (2018)
  • 著者名/発表者名: Kei Nakayama, Manabu Abe, Maya Yamazaki, Akihiro Fujikawa, Masaharu Noda, Akira Futatsugi, Katsuhiko Mikoshiba, Kenji Sakimura, Nobuyuki Shiina
  • 学会等名: The 48th Society for Neuroscience Annual Meeting
  • 国際学会