シナプス活動による遺伝子発現の誘導と長期記憶

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12480240
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 杉山 博之 九州大学, 大学院・理学研究院, 教授 (20124224)
• 研究分担者: 加藤 明彦 九州大学, 大学院・理学研究院, 助手 (80294875)
• キーワード: 脳 / 神経細胞 / 遺伝子発現 / 電気生理学 / 分子生物学 / 神経可塑性

研究概要

本研究では長期記憶の分子レベルでのメカニズムの解明を目指し、そのための具体的な目的として、シナプスにおける神経細胞の電気生理学的な活動が、細胞の遺伝子発現をどのように調節しているか、そして新たに合成されたタンパク質がどのようにして特定のシナプスに局在し、シナプス機能の長期的な変化を引き起こすかを、vesl-1と呼ばれる遺伝子(homer-1とも呼ばれる)に焦点を絞って、解明することを試みる。この目的のため本研究課題の期間において、(1)in vitroでこの遺伝子を誘導し、シナプス部位に局在化させることの出来る系の開発を試みる。(2)その系で、発現誘導と局在化を制御している細胞内メカニズム、情報伝達経路を解析する。(3)この遺伝子の機能を解析するためにVesl-1タンパク質がどのような蛋白質と相互作用するかを中心に解析する。これまでのところ、代謝調節型グルタミン酸受容体と結合することが分かっているが、それ以外、シナプスにおいてどのような役割を担っているのかほとんど分かっていない。
これらの問題に対し、今年度は次のような結果を得た。
(1)培養海馬神経細胞の系においてフォルボールエステル刺激によりVeslタンパク質がシナプス後膜に蓄積し、そのシグナル伝達系にMAPKカスケードが関与しているらしいことが分かった(Europ.J.Neurosci.2001、印刷中)。
(2)Veslタンパク質の発現量は主として分解過程を制御することによって制御されており、その制御にはユビキチンが分解シグナルとして用いられている(J.Biol.Chem.2001、印刷中)。
(3)シンタキシン13がVeslタンパク質のうち、長型スプライスバリアントVesl一1Lと直接結合することが見い出された(BBRC,272,466-471,2000)。

研究成果

• [文献書誌] Ito,I.,Kawakami,R.,Sakimura,K.,Mishina,M.and Sugiyama,H.: "Input-specific targeting of NMDA receptor subtypes at mouse hippocampal CA3 pyramidal neuron synapses"Neuropharmacology. 39. 943-951 (2000)
• [文献書誌] Minakami,R.,Kato,A.and Sugiyama,H.: "Interaction of Vesl-1L/Homer 1c with syntaxin 13"Biochem.Biophys.Res.Commun. 272. 466-471 (2000)
• [文献書誌] Ageta,H.,Kato,A.,Hatakeyama,S.,Nakayama,K.,Isojima,Y.and Sugiyama,H.: "Regulation of the Level of Vesl-1S/Homer-1a Proteins by Ubiquitin-Proteasome Proteolytic System"J.Biol.Chem.. (in press). (2001)
• [文献書誌] Kato,A.,Fukuda,T.,Fukazawa,Y.,Isojima,Y.,Fujitani,K.,Inokuchi,K.and Sugiyama,H.: "Phorbol esters Promote Postsynaptic accumulation of Vesl-1S/Homer-1a Protein"Europ.J.Neurosci.. (in press). (2001)
• [文献書誌] 水上令子,杉山博之: "脳神経科学イラストレイテッド"羊土社. 364 (2000)