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シナプス可塑性において、細胞内シグナル分子であるリン酸化キナーゼは極めて重要であると考えられている。特に、大脳皮質や海馬の興奮性神経細胞において、グルタミン酸入力によるスパインの体積変化とAMPA受容体のリクルートにキナーゼは必須である。キナーゼとしては、細胞内シグナル分子であるCaMKIIがシナプス可塑性に必須であると考えられている。実際に、大脳皮質や海馬の興奮性神経細胞において、グルタミン酸入力によるスパインの体積変化とAMPA受容体のリクルートにCaMKIIは必須である。申請者はこれまでに、シナプスにおいて光照射依存的にシナプスの可塑的変化を惹起することが可能な光応答性リン酸化キナーゼの開発を進めて来た。具体的には、植物の光受容タンパク質キナーゼであるPhototropin1のLOV2ドメインを用いて、遺伝子コードされた光応答性CaMKII開発を行った。この分子を、遺伝子銃を用いて海馬スライスCA1領域の神経細胞に応用することで、光照射によりスパイン体積の増大を惹起することに成功した。また、現在までに、アデノ随伴ウイルスの作製プロトコールを確立し、遺伝子導入した個体マウスにおいても光照射によりスパインの体積変化が惹起出来ることを確認することができた。また、光応答性リン酸化キナーゼについては論文として出版した(Shibata et al. Nature Communications 2021)。
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