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記憶の本体はシナプスの可塑的変化と考えられている。特に、長期記憶はシナプスの再編成に基づき、その成立には遺伝子の発現(蛋白質の合成)が必要である。本研究では長期記憶の分子機構の蟹明を目指し、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と呼ばれる遺伝子(homerとも呼ばれる)を例にとって、解析した。この遺伝子は、Vesl-1、2、3と呼ばれる3つのファミリー遺伝子からなり、そのうちVesl-1には長短2形のスプライス変異体がある。短形のVesl-1Sは通常は発現が低く抑えられているが、長期増強等の神経細胞の強い電気活動が起ると、一過性にその発現が誘導される。
検討の結果、次のような知見が得られた。
1.Vesl-1S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。
2.培養海馬神経細胞の系において、フォルボールエステルや脳由来神経栄養因子(BDNF)による刺激により短型Vesl-1Sタンパク質の発現が誘導され、さらにシナプス後膜に局在化してくることが分かった。そのシグナル伝達系を解析したところ、発現誘導と局在化は別々のメカニズムによっており、局在化はMAPキナーゼカスケードの活性化を介して起ることが分かった。
3.長型Veslタンパク質Vesl-1Lに特異的に結合するタンパク質を幾つか見い出した。一つはシンタキシン13であった。その他の多くは新規のタンパク質であった。
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