| 研究課題/領域番号 |
17H03562
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| 研究機関 | 慶應義塾大学 |
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研究代表者 |
松田 恵子 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (40383765)
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| 研究分担者 |
荒井 格 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 助教 (00754631)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | シナプス / 海馬 / グルタミン酸受容体 |
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| 研究実績の概要 |
分泌型の因子であるC1q/TNFファミリー分子とグルタミン酸受容体との複合体形成が、シナプスの両側に対峙するシナプス前部後部での分化に対し、どのような機能を有するか、その分子基盤を明らかとすることが本研究の目的である。
申請者は海馬歯状回顆粒細胞に高発現する、C1q様分子C1ql2とC1ql3が、シナプス後部グルタミン酸受容体であるカイニン酸型グルタミン酸受容体、あるいはAMPA型受容体GluA1のアミノ末端領域に直接結合すること、さらにシナプス前部受容体であるneurexin3受容体に結合することを発見した。ここから、シナプスを跨いでneurexin3－C1ql2/3－グルタミン酸酸受容体複合体が形成されるという分子基盤を提唱した。
これまでの成果により、分泌性因子であるC1ql2/3を投与させることによって、シナプス上のカイニン酸受容体局在が増強することを見出した。また、カイニン酸受容体そのものがシナプス前部および後部分化を誘導させる機能を有することを明らかとし、その際に、機能的にも相互作用する候補分子群を同定することができた。
また、これら分子群やC1qlが細胞外領域に結合することでグルタミン酸受容体のチャンネル機能に対し、どのような効果を及ぼすかを培養細胞系へのリガンド投与実験あるいはマウス個体脳への強制発現実験にて解析中である。
本研究においては、シナプス前部あるいは後部で、C1qlファミリー分子を含み、カイニン酸受容体と相互作用する分子群を明らかとすることによって、これら分子群がシナプスを跨いだ複合体を形成し、シナプス興奮伝達を担うグルタミン酸受容体そのものが、シナプス後部および前部の分化に関与し、同時にシナプス形成がチャンネル活性を制御するという新しい生理的機能を解明する。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
培養細胞を用い、C1ql3リガンドとの共培養実験におけるカイニン酸応答あるいはAMPA応答の増強が予測された実験では、免疫染色においてシナプスに局在するカイニン酸受容体は、増強されたのに対し、現在のところ、電気生理学的に解析すると応答は変化しないという結果が出た。これは細胞間のばらつきに起因するものが大きいため、神経細胞に発現する内在性のカイニン酸受容体での応答のみならず、強制発現させたカイニン酸受容体応答がリガンド投与によって増強するか、あるいはそのチャンネル活性のキネティックスに変化を及ぼすか解析すること、個体にC1ql3を強制発現させ、急性スライスにおいてカイニン酸受容体応答を測ることを次の解析項目としたい。
このように解析する細胞あるいは細胞種によって測定値がばらつく問題は乗り越えなければならない課題ではあるが、全体としては、昨年度はカイニン酸受容体と直接相互作用する候補分子としてシナプス前部に存在する受容体ファミリーを同定することができ、結合と機能的重要性についてを示唆できる知見を得た。その面では順調に計画を進めることができた。本年度はその結合特異性についてさらに研究を進めていくところである。
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| 今後の研究の推進方策 |
昨年度と引き続き、C1ql3が引き起こすシナプス後部に存在するカイニン酸受容体あるいはAMPA型受容体への、チャンネル活性への効果を、培養細胞あるいはAAVウィルスを用いてのマウス個体への遺伝子強制発現系において解析する。細胞種あるいは培養条件でのばらつきを軽減させるための培養法は確立した、
また、これまでの成果で、カイニン酸受容体そのものにシナプス前部分化能があることを明らかとした。これには従来グルタミン酸受容体とC1qファミリー分子複合体と相互作用すると考えられていたNeurexinではなく、別の受容体ファミリー分子が集積してくることを見出し、その細胞外ドメインとカイニン酸受容体が細胞外において結合することを見出した。また、培養細胞においてこの受容体候補遺伝子ファミリーをノックダウンさせる、効率の良い副作用がないウィルスベクターを作製することができた。これにより、この遺伝子ファミリーがカイニン酸受容体によるシナプス前部分化能に関与することを示唆することができた。本年度はその特異性を明らかとするとともに、培養細胞のみならず、マウス個体脳において、この分子群とカイニン酸受容体の相互作用がどのような局面で起こるかを明らかとすることで、個体におけるこの相互作用の機能の重要性を明らかとする。
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