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2021 年度 実績報告書

ヘパラン硫酸脱硫酸化酵素Sulfによるシナプス可塑性調節機構の解析

研究課題

研究課題/領域番号 18K06145
研究機関公益財団法人東京都医学総合研究所

研究代表者

神村 圭亮  公益財団法人東京都医学総合研究所, 脳・神経科学研究分野, 主席研究員 (30529524)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
キーワードへパラン硫酸 / プロテオグリカン / シナプス / シナプス可塑性 / グルタミン酸受容体 / へパラン硫酸修飾酵素 / ショウジョウバエ
研究実績の概要

グリピカンなどのヘパラン硫酸プロテオグリカン(HSPG)は様々な分子と相互作用することでシナプスの発達及び可塑的変化を調節する。またこれらのHSPGの異常が自閉症などの精神疾患を引き起こすことが知られている。しかしながら、HSPGが機能する上でヘパラン硫酸(HS)鎖の糖鎖構造がどのような役割を果たすのかについてはよく分かっていない。これまで研究代表者は、グルタミン酸作動性シナプスのモデルであるショウジョウバエの幼虫の神経筋接合部において、シナプス後部に局在するグリピカンDally-like (Dlp)が飢餓時に誘導される幼虫移動速度の増加とシナプス形成に必要であることを明らかにした。そこでこの行動及びシナプスの可塑的変化におけるHS鎖の微細構造の役割を調べるために、HS 3-O硫酸転移酵素(Hs3st-B)及び6-O脱硫酸酵素(Sulf1)の欠失個体における神経筋接合部の形態を調べた。その結果、通常飼育時においてはどちらの欠失個体においても明らかな形態異常は観察されなかった。 一方、飢餓依存的なシナプスの可塑的な形態変化にこれらの修飾酵素が関与する可能性を調べたところ、Hs3st-B及びSulf1のどちらの欠失個体においても飢餓依存的なシナプス終末の形成が抑制されることが判明した。また細胞特異的RNAi法を用いて解析した結果、Hs3st-Bは筋細胞において、Sulf1は運動神経において機能することが分かった。飢餓時におけるシナプス終末の増加にはシナプス後部に局在するグルタミン酸受容体サブユニットの一つGluRIIAの増加が必要である。解析したところ、Hs3st-B及びSulf1のどちらが欠失してもGluRIIAの増加が起きないことが明らかになった。以上の結果から、Sulf1及びHs3st-Bは、HS鎖の微細構造を形作ることでシナプスの可塑的な形態変化を調節することが示唆された。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2021 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Heparan sulfate proteoglycan molecules, syndecan and perlecan, have distinct roles in the maintenance of <i>Drosophila</i> germline stem cells2021

    • 著者名/発表者名
      Hayashi Yoshiki、Shibata Arisa、Kamimura Keisuke、Kobayashi Satoru
    • 雑誌名

      Development, Growth &amp; Differentiation

      巻: 63 ページ: 295~305

    • DOI

      10.1111/dgd.12741

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Roles of Glypican and Heparan Sulfate at the Synapses2021

    • 著者名/発表者名
      Kamimura Keisuke
    • 雑誌名

      Trends in Glycoscience and Glycotechnology

      巻: 33 ページ: E85~E90

    • DOI

      10.4052/tigg.2017.1E

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Glypicans and Heparan Sulfate in Synaptic Development, Neural Plasticity, and Neurological Disorders2021

    • 著者名/発表者名
      Kamimura Keisuke、Maeda Nobuaki
    • 雑誌名

      Frontiers in Neural Circuits

      巻: 15 ページ: 595596-595613

    • DOI

      10.3389/fncir.2021.595596

    • 査読あり
  • [学会発表] シナプスの可塑的な形態変化におけるヘパラン硫酸微細構造の役割2021

    • 著者名/発表者名
      神村圭亮、小田嶋愛子、丸山千秋
    • 学会等名
      第40回日本糖質学会年会
  • [備考] 公益財団法人東京都医学総合研究所 脳神経回路形成プロジェクト

    • URL

      https://www.igakuken.or.jp/regeneration/

URL: 

公開日: 2022-12-28  

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