研究課題
本研究では、シナプスの選択的強化・除去（シナプス刈り込み）の神経活動依存性とその分子基盤の解明を目指し、モデル系として、小脳の登上線維-プルキンエ細胞シナプスの生後発達の機構を解明する。従来、神経活動がシナプス刈り込みに必要なことは知られているが、どのように神経活動が一部のシナプスを選択的に強化・維持し、残りのシナプスを除去するのかはほとんど不明のままである。申請者は小脳の登上線維-プルキンエ細胞シナプスの選択的強化・除去において神経活動依存性とその下流で働きシナプス後部からシナプス前部へ伝わる逆行性分子を同定してきた。しかしこれらの研究はまだ多くの逆行性分子が謎のままであることも示唆していた。本研究では、開発したスクリーニング系を用いて未同定の逆行性分子を同定し、神経活動がどのようにそれらの分子を制御するかを明らかにする。本年度は２０１８年度に見出したシナプス刈り込みに関わることが示されている神経活動依存性分子のP/Q型電位依存性カルシウムチャネルの下流で働く分子がシナプス刈り込みのどの過程に関与するかを解析した。その結果、P/Q型電位依存性カルシウムチャネルの下流で働く分子Neuroserpinのノックダウンマウスはシナプス刈り込みの前期除去過程の異常を示すことが見いだされた。またNeuroserpinのコンディショナルノックアウトマウスを作成した。さらに、P/Q型カルシウムチャネルのノックダウンマウスの小脳でNeuroserpinのノックダウンを行い、単一分子ノックダウン細胞とダブルノックダウン細胞でシナプス刈り込みの程度を比較し解析した結果、P/Q型カルシウムチャネルとNeuroserpinが同じシグナル経路にあることが示唆された。また登上線維での分子ノックダウンにより、勝者の登上線維がプルキンエ細胞の樹状突起へ移行する過程を制御する候補分子を見出した。
2: おおむね順調に進展している
２０１８年度に見出したシナプス刈り込みに関わることが示されている神経活動依存性分子のP/Q型電位依存性カルシウムチャネルの下流で働く分子がシナプス刈り込みの前期除去過程に関わることを見出し、ノックアウトマウスの作成も完了した。さらに、P/Q型電位依存性カルシウムチャネルと当該遺伝子の関係の一端を明らかにできている。また登上線維のプルキンエ細胞樹状突起移行を制御する候補分子を見出している。これらのことから、研究の目的に対しておおむね順調に進展している。
２０１９年度までに見出したシナプス刈り込みに関わることが示されている神経活動依存性分子のP/Q型電位依存性カルシウムチャネルや代謝型グルタミン酸受容体の下流で働く分子の機能を詳細に解析する。２０１９年度にシナプス刈り込み異常が見出された遺伝子に関して、ノックアウトマウスを購入あるいは作成し、シナプス刈り込みを解析する。さらに、P/Q型カルシウムチャネルや代謝型グルタミン酸受容体のノックアウト・ノックダウンマウスの小脳で当該分子のノックダウンを行い、ノックダウン細胞と非ノックダウン細胞でシナプス刈り込みの程度が同等か加算的かを調べ、P/Q型カルシウムチャネルあるいは代謝型グルタミン酸受容体と当該分子が同じシグナル経路にあるかを明らかにする。また２０１９年度にノックダウンスクリーニングにより見出した登上線維で発現し、勝者の登上線維がプルキンエ細胞の樹状突起へ移行する過程を制御する分子の機能を詳細に解析する。これらの分子に関してはノックアウトマウスを作成し、当該分子が登上線維シナプスのプルキンエ細胞樹状突起への移行を制御するかを確認する。
すべて 2020 2019 その他
すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) 備考 (1件)
Transl Psychiatry
巻: 10(1) ページ: 35-47
10.1038/s41398-020-0723-z
http://plaza.umin.ac.jp/~neurophy/Kano_Lab_j/Top_j.html
