記憶・学習の分子基盤

2004 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12210007
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 三品 昌美 東京大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (80144351)
• 研究分担者: 竹内 倫徳 東京大学, 大学院・医学系研究科, 助手 (50323613)
• キーワード: シナプス可塑性 / 運動学習 / 神経回路形成 / グルタミン酸受容体 / GluRδ2 / アクティブゾーン / シナプス後膜肥厚部複合体 / 小脳プルキンエ細胞

研究概要

小脳プルキンエ細胞特異的グルタミン酸受容体GluRδ2は小脳のシナプス可塑性、運動学習、運動協調、神経回路形成に重要な機能分子であることを明らかにしたが、タンパク質分子としての機能や細胞内シグナル伝達経路についてはほとんど未知のままである。GluRδ2のC末端と相互作用する新たな分子としてShankを同定した。抗GluRδ2抗体により小脳シナプトゾームからGluRδ2/Shank/Homer/mGluR1α複合体が共沈され、抗GRIP1抗体によりGRIP1/Shank2複合体が共沈された。したがって、GluRδ2はShank1、Shank2を介してLTDに重要な役割を果たしている分子であるAMPAR、IP3受容体、mGluR1αとを分子的に結びつける要に位置すると考えられる。
成熟小脳におけるGluRδ2の生理的役割を明らかにするため、遺伝的背景をC57BL6系統に統一し、成熟小脳プルキニエ細胞特異的にGluRδ2の欠損を誘導できるマウスを作製した。GluRδ2蛋白質の減少に伴い、小脳平行線維-プルキニエ細胞間シナプスのシナプス前部アクティブゾーンが萎縮し、逆にシナプス後膜肥厚部が拡張しているミスマッチシナプスが観察された。このミスマッチシナプスでは、GluRδ2と足場蛋白質PSD-93はシナプス後膜肥厚部のシナプス接触部分に局在しているのに対し、AMPA型グルタミン酸受容体はシナプス接触部分及び非接触部分の双方に分布していた。さらに、平行線維終末との接触が消失したフリースパインが観察され、このようなフリースパインではGluRδ2は完全に消失していた。以上の結果は、シナプス後部に存在するGluRδ2が、成熟平行線維-プルキニエ細胞間シナプスのシナプス前部アクティブゾーンの維持およびシナプス後膜肥厚部複合体の制御の鍵分子であることを示唆する。

研究成果

• [雑誌論文] Control of synaptic connection by glutamate receptor δ2 in the adult cerebellum. (2005)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi, T., Miyazaki, T., Watanabe, M., Mori, H., Sakimura, K., Mishina, M.
  • 雑誌名: J.Neurosci. 25 ページ: 2146-2156
• [雑誌論文] Identification of chaperonin CCT γ subunit as a determinant of retinotectal development by whole-genome subtraction cloning from zebrafish no tectal neuron mutant. (2004)
  • 著者名/発表者名: Matsuda, N., Mishina, M.
  • 雑誌名: Development 131 ページ: 1913-1925
• [雑誌論文] Oscillating Purkinje neuron activity causing involuntary movement in a mutant mouse deficient in the glutamate receptor δ2 subunit. (2004)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, T., Katoh, A., Ohtsuki, G., Mishina, M., Hirano, T.
  • 雑誌名: J.Neurosci. 24 ページ: 2440-2448
• [雑誌論文] Direct interaction of GluRδ2 with Shank scaffold proteins in cerebellar Purkinje cells. (2004)
  • 著者名/発表者名: Uemura, T., Mori, H., Mishina, M.
  • 雑誌名: Mol.Cell.Neurosci. 26 ページ: 330-341
• [雑誌論文] A transposon-mediated gene trap approach identifies developmentally regulated genes in zebrafish. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kawakami, K., Takeda, H., Kawakami, N., Kobayashi, M., Matsuda, N., Mishina, M.
  • 雑誌名: Dev.Cell 7 ページ: 133-144
• [雑誌論文] Enhanced inhibitory synaptic transmission in the cerebellar molecular layer of the GluRδ2 knockout mouse. (2004)
  • 著者名/発表者名: Ohtsuki, G., Kawaguchi, S., Mishina, M., Hirano, T.
  • 雑誌名: J.Neurosci. 24 ページ: 10900-10907