シナプス後肥厚部(PSD)特異蛋白質の検索と機能解析

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13041035
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 祖父江 憲治 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (20112047)
• 研究分担者: 林 謙一郎 大阪大学, 医学系研究科, 助教授 (90238105)
• キーワード: シナプス後肥厚部 / PSD-Zip45 / Homer / ロイシンジッパー / 海馬ニューロン / 代謝性グルタミン酸受容体 / EVH1ドメイン / PSD-95

研究概要

PSDはシナプス後部を形成する単なる構造物としてではなく、近年LTPに関連したダイナミックな形態と機能変化を示す機能的細胞構造として注目を集めている。本研究は、PSDのダイナミックにして特徴的形態を形成する物質根拠とそのメカニズムを追究するべく、PSD特異的モノクローナル抗体を用いたPSD構成蛋白質の検索とその機能解析を目的とし、本年度は以下PSD-Zip45の機能解析とPSD-Zip70のクローニングおよび機能解析を行った。
(1)PSD-Zip45の機能解析
N末側にEVH1ドメイン、C末側に特有のロイシンジッパー・モチーフを有するscaffolding蛋白質で、EVH1ドメインはI型代謝性グルタミン酸受容体(mGluR1およびmGluR5)と結合し、ロイシンジッパー・モチーフは強力な自己多量体形成能を示す。シナプスへのPSD-Zip45ターゲッティング機構を、海馬培養ニューロンにPSD-Zip45プラスミドをマイクロインジェクションすることにより検討し、PSD-Zip45のシナプスへのターゲティングはEVH1ドメインとC末端側のロイシンジッパーモチーフが必須であることを見い出した。同時に、PSD-Zip45のEVH1変異あるいはロイシンジッパー欠損蛋白質の海馬ニューロンへの大量発現により、Shankのシナプスターゲティングは阻害されるがPSD-95,GKAPは影響を受けないことから、シナプス後部でPSD-Zip45/Shank系とPSD-95/GKAP系のコンパートメントが存在し、PSD-Zip45/Shank系はPSD-Zip45によりアクチン細胞骨格と関連することを明らかにした。また、PSD-Zip45のトランスジェニックマウスを作製し、このマウス海馬ニューロンを用いてPSD-Zip45のシナプスにおけるダイナミクスを明らかにした。
(2)PSD-Zip70の機能解析
N末側にミリスチン化と塩基性アミノ酸クラスターを、C末側にロイシンジッパー・モチーフを有する蛋白質で、dendritic spineに局在する。N末側のミリスチン化と塩基性アミノ酸クラスターは細胞膜への結合とraft構造へのターゲッティングに重要であること、さらにラット大脳シナプトソームの詳細な分画法により、PSD-Zip70はPSDとdendritic raftに局在する蛋白質であることを明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] Ebihara T.et al.: "Synchronized formation and remodeling of postsynaptic densities : long-term visualizaton of hippocampal neurons expressing postsynaptic density proteins tagged with GFP"J.Neurosci.. (in press). (2003)
• [文献書誌] Usui S.et al.: "Functional and regional compartmentation of PSD proteins, PSD-Zip45 (Homer 1c), Shank, PSD-95 and GKAP, in dendritic spines"J.Biol.Chem.. (in press). (2003)
• [文献書誌] Konno D.et al.: "The postsynaptic density and dendritic raft localization of PSD-Zip7O, which contains an N-myristoylation sequence and leucine-zipperr motifs"J.Cell Sci.. 115. 4695-4706 (2002)
• [文献書誌] Yamada Y.et al.: "PSD-95 eliminates Src-induced potentiation of NR1/NR2A-subtype NMDA receptor channels and reduces high-affinity zinc inhibition"J.Neurochem.. 81. 758-764 (2002)
• [文献書誌] Irie K.et al.: "Crystal structure of the Homer 1 family conserved region reveals the interaction between the EVH1 domain and own proline-rich motif"J.Mol.Biol.. 318. 1117-1126 (2002)
• [文献書誌] Okabe S.et al.: "Rapid redistribution of the postsynaptic density protein PSD-Zip45 (Homer 1c) and its differential regulation by NMDA receptors and calcium channels"J.Neurosci.. 21. 9561-9571 (2001)