• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

神経細胞の膜ナノドメイン構築原理とナノ病態機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 23H00374
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分43:分子レベルから細胞レベルの生物学およびその関連分野
研究機関名古屋大学

研究代表者

深田 正紀  名古屋大学, 医学系研究科, 教授 (00335027)

研究期間 (年度) 2023-04-01 – 2026-03-31
研究課題ステータス 交付 (2025年度)
配分額 *注記
47,190千円 (直接経費: 36,300千円、間接経費: 10,890千円)
2025年度: 14,560千円 (直接経費: 11,200千円、間接経費: 3,360千円)
2024年度: 15,600千円 (直接経費: 12,000千円、間接経費: 3,600千円)
2023年度: 17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
キーワードシナプス / ナノドメイン / ナノカラム / ナノ構築 / 傍パラノード
研究開始時の研究の概要

神経細胞は、シナプスやランビエ絞輪など多様な細胞膜ドメインを発達させ、安定かつ可塑的な神経伝達を遂行する。一方、これら特殊膜ドメインの機能不全は、様々な脳病態の原因となる。本研究では、シナプスや軸索-髄鞘間等におけるナノドメイン構築の中心原理を明らかにする。また、自己免疫性脳炎患者由来の自己抗体によるシナプス-ナノ構築の破綻と脳病態の関連性を解明する。

研究実績の概要

神経細胞は、シナプスやランビエ絞輪など多様な細胞膜ドメインを発達させ、安定かつ可塑的な神経伝達を遂行する。近年の超解像顕微鏡観察により、シナプス前部と後部の機能タンパク質群はそれぞれナノドメインに集積し、両者が精緻に整列して機能するナノカラムの存在が推測された。私共は、ナノカラムを構成する超分子複合体 LGI1-ADAM22-PSD-95を見出した(Fukata Y, Fukata M et al. J Neurosci 2024, 記念総説) 。しかし、ナノカラムの土台となるナノドメインが形成、再編、維持されるメカニズムは未だ不明である。また、オリゴデンドロサイトと神経軸索の接触部位周辺に形成されるパラノードや傍パラノードにおいてもナノスケールの構造が報告され始めたが、詳細な分子基盤は不明である。本研究では、(1)LGI1-ADAM22リガンド-受容体ファミリーと、(2)PSD-95足場タンパク質の局在を制御するパルミトイル化脂質修飾を起点として、ナノドメイン構築機構を明らかにし、(3)LGI1自己抗体を活用して、ナノ構築の破綻と脳病態の関連性を解明することを目的とした。2023年度は、知的発達症との関連が示唆されているLGI3がオリゴデンドロサイトから分泌され、神経軸索上の傍バラノードにおいてナノドメインを形成することを見出した。また、脳内LGI3タンパク質の相互作用分子を網羅的・定量的に探索し、ADAM23とKv1チャネルを同定した。さらに、LGI3 ノックアウトマウスの脳組織において、傍パラノードにおけるADAM23とKv1チャネルが激減し、シナプス短期可塑性が阻害されることを見出した(Miyazaki et al. Cell Rep 2024)。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

LGI1-ADAM22ファミリーに属するLGI3-ADAM23複合体が傍パラノードにおいて、ナノドメインを形成し、神経伝導を制御することを見出した。また、パルミトイル化研究およびナノ病態研究も順調に進展している。

今後の研究の推進方策

(1) LGI-ADAM-MAGUKシステムによるナノドメインの構築機構の解明: 2023年度に引き続き、LGI1-ADAM22-PSD-95複合体が形成するシナプス-ナノドメインとナノカラムの構築機構、およびその破綻による病態機構を明らかにしていく。
(2) パルミトイル化サイクルによるナノドメインの動的制御機構の解明: PSD-95のパルミトイル化サイクルを遮断した変異体を発現させた神経細胞における「シナプス-ナノ構築の変容」を明らかにしていく。
(3) シナプス-ナノ病態モデルマウスによる脳病態機構の解明: 自己免疫性辺縁系脳炎患者由来のLGI1自己抗体を活用して、シナプス-ナノ病態の解明を進める。

報告書

(2件)
  • 2023 審査結果の所見   実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 4件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] DZNE/Charite-Universitatsmedizin Berlin(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Edinburgh(英国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] Charles University in Prague(チェコ)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Bordeaux(フランス)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] Utrecht University(オランダ)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究]

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Oligodendrocyte-derived LGI3 and its receptor ADAM23 organize juxtaparanodal Kv1 channel clustering for short-term synaptic plasticity2024

    • 著者名/発表者名
      Miyazaki Y, Otsuka T, Yamagata Y, Endo T, Sanbo M, Sano H, Kobayashi K, Inahashi H, Kornau HC, Schmitz D, Pruss H, Meijer D, Hirabayashi M, Fukata Y*, Fukata M*
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 43 号: 1 ページ: 113634-113634

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2023.113634

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Celebrating the birthday of AMPA receptor nanodomains: Illuminating the nanoscale organization of excitatory synapses with 10 nanocandles2024

    • 著者名/発表者名
      Fukata Y, Fukata M, MacGillavry HD, Nair D, Hosy E
    • 雑誌名

      Journal of Neuroscience

      巻: -

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] ADAM22 ethnic-specific variant reducing binding of membrane-associated guanylate kinases causes focal epilepsy and behavioural disorder2023

    • 著者名/発表者名
      Noskova L#, Fukata Y#, Stranecky V, Saligova J, Bodnarova O, Giertlova M, Fukata M*, Kmoch S*
    • 雑誌名

      Brain Communications

      巻: 5 号: 6

    • DOI

      10.1093/braincomms/fcad295

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] シナプス機能制御とシナプス病態の理解を目指して2023

    • 著者名/発表者名
      深田正紀
    • 学会等名
      第72回「脳の医学・生物学研究会」
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Synaptic function and synaptic disorders2023

    • 著者名/発表者名
      深田正紀
    • 学会等名
      名古屋大学大学院医学系研究科プレミアムレクチャー
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] シナプスの制御機構とシナプス疾患の病態機構2023

    • 著者名/発表者名
      深田正紀
    • 学会等名
      神戸大学医学研究科 CMXリトリート「若手道場」
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] シナプスの制御機構とシナプス疾患の病態機構2023

    • 著者名/発表者名
      深田正紀
    • 学会等名
      精神・神経疾患メカニズム解明プロジェクト進捗報告会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] 生化学2023

    • 著者名/発表者名
      横井紀彦, 深田優子, 深田正紀
    • 総ページ数
      5
    • 出版者
      日本生化学会邦文誌
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] 研究室ホームページ

    • URL

      https://www.med.nagoya-u.ac.jp/neuropharmacology/fukata/

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] プレスリリース:知的発達症関連タンパク質 LGI3 が 脳内の神経伝達を制御する仕組みを解明

    • URL

      https://www.med.nagoya-u.ac.jp/medical_J/research/pdf/Cel_240109.pdf

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書

URL: 

公開日: 2023-04-13   更新日: 2025-06-20  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi