シナプス後部分子構築の動態制御に関与する細胞内シグナルの同定

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12050216
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 岡部 繁男 東京医科歯科大学, 大学院・医歯学総合研究科, 教授 (60204012)
• キーワード: シナプス / 海馬 / 蛍光顕微鏡法 / 樹状突起 / 神経培養

研究概要

培養海馬神経細胞では、培養後10日から20日の間に興奮性シナプスの局在が樹状突起のShaftからspineへと変化する。この時期には活発な樹状突起上のspine(棘突起)でのシナプス形成が起こると考えられ、シナプス構造の形成過程を解析する良いモデルシステムになると考えられる。生きた神経細胞でのシナプスの形態とシナプス前部および後部の機能分子の集積過程を可視化するために、PSD-95-GFPおよびGFP-PSD-Zip45の2種類の蛍光プローブを用いてタイムラプス蛍光観察を行った。この実験により、2つのシナプス後部蛋白質の動態が異なっており、PSD-Zip45は急速にシナプス部位に出現・消失する事が明らかになった。さらにPSD-Zip45の動態は神経活動により制御されており、神経細胞のNMDA受容体刺激によりPsD-Zip45のクラスターの分散が起こり、速い膜電位依存性カルシウムチャネルの活性化により、PSD-Zip45のクラスターの凝集が起こる事が明かになった。これらの神経細胞の活性化は、PSD-95のクラスターに対しては作用を持たないことから、同じシナプス後部に局在する蛋白質でもその神経活動に対する反応性は全く異なると考えられる。従ってシナプス後部を構築する機能分子の動態は分子種特異的かつ時期特異的であり、その集積と構造維持には個々のシナプスレベルで独立に働く情報伝達系が関与していると考えられる。

研究成果

• [文献書誌] Okabe, S., Urushido, T., Konno, D., Okado, H., K.Sobue: "Rapid redistribution of the postsynaptic density protein PSD-Zip45 (Homer 1c) and its differential regulation by NMDA receptors and calcium channels"Journal of Neuroscience. 21・2. 9561-9571 (2001)
• [文献書誌] Okabe, S., Miwa, A., H.Okado: "Spine formation and correlated assembly of presynaptic and postsynaptic molecules"Journal of Neuroscience. 21・1. 6105-6114 (2001)
• [文献書誌] Umeda, T., S.Okabe: "Visualizing synapse formation and remodeling : recent advances in real-time imaging of CNS synapses"Neuroscience Research. 40. 291-300 (2001)