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液-液相分離を介したシナプス恒常的可塑性の新規機構

研究課題

研究課題/領域番号 21K15188
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分46010:神経科学一般関連
研究機関京都大学

研究代表者

劉 品吾  京都大学, 医学研究科, 研究員 (60886563)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2021年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2021年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワードmemory formation / synaptic plasticity / PSD / CaMKII / LLPS / Phase separation / Synapse / Homeostatic plasticity / Memory
研究開始時の研究の概要

シナプスの可塑性には長期増強・長期抑圧および神経細胞全体の活動バランスを保つ恒常的可塑性が知られる。申請者らは液-液相分離現象によりシナプス内に活動依存的に形成される蛋白質集合体こそが、数多の蛋白質の動態を制御するシナプス可塑性の本質であると提案している。この蛋白質集合体には環境や刺激に応じて蛋白質の量と局在を自律的に制御する機能があるが、縮小を誘導しシナプス強度を負に調節する可能性のある因子としてCamk2n1/2遺伝子によりコードされる機能未知の小さな蛋白質がある。本研究ではCamk2n1/2の恒常的可塑性に果たす役割を遺伝学・生化学・細胞生物学の最先端の手法を用いて明らかにしていく。

研究実績の概要

To investigate the molecular mechanism underlying the memory formation, previously I found that a transient calcium signaling in specific synapses during learning forms permanent condensate of a set of synaptic proteins, including GluN2B, a subunit of NMDA receptor, Stargazin, auxiliary subunit of AMPA receptor, PSD-95 and Neuroligin-1 (NLGN1), a neuronal adhesion molecule, via the activation of calcium/calmodulin-dependent protein kinase (CaMKII). Also, I have demonstrated that applying the endogenous inhibitors of CaMKII, Camk2n1/2, to the CaMKII-mediated protein condensates disrupt the phase. Interestingly, when the condensate is newly formed, applying Camk2n1/2 only makes the phase shrink, however, when the condensate has been formed for a while, applying Camk2n1/2 breaks down the entire phase. In addition, while less dendritic spines were observed with Camk2n1/2 overexpressed in dissociated hippocampal cultures, increased and smaller spines were observed with knock-out Camk2n1/2. Taken all together, the different resistance to the Camk2n1/2 and the opposite observation of spine number and morphology might be involved in the mechanism for the turnover of synapses, which needs future experiments to clarify in this intriguing phenomenon.

報告書

(1件)
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (1件)

すべて 2021

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件)

  • [雑誌論文] Regulation of the Stability and Localization of Post-synaptic Membrane Proteins by Liquid-Liquid Phase Separation2021

    • 著者名/発表者名
      Hosokawa Tomohisa、Liu Pin-Wu
    • 雑誌名

      Frontiers in Physiology

      巻: 12 ページ: 795757-795757

    • DOI

      10.3389/fphys.2021.795757

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2022-12-28  

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