カルシウム/Rhoシグナルによるシナプス可塑性の制御機構の解明

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18K14849
• 研究機関: 藤田医科大学
• 研究代表者: 船橋 靖広 藤田医科大学, 総合医科学研究所, 講師 (00749913)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: プロテオミクス / リン酸化 / シナプス可塑性 / 学習・記憶 / Rhoファミリー / Rho-Kinase / CaMKⅡ / SHANK3

研究実績の概要

前年度までにRho-Kinaseの基質として同定したSHANK3について、リン酸化の機能を調べるためSHANK3のリン酸化部位変異体を作成し、ポストシナプスの足場タンパク質DLGAP3との相互作用を解析した。SHANK3のリン酸化部位をアラニンに置換したリン酸化部位欠損変異体（T551A/S694A/S781A）は野生型と比較して、DLGAP3との結合が低下し、リン酸化部位をアスパラギン酸に置換した擬似リン酸化変異体（T551D/S694D/S781D）は野生型と比較して、DLGAP3との結合が増加した。次にRho-KinaseによるSHANK3のリン酸化が学習・記憶に関与するかどうかを検討するため、Cre依存的にSHANK3のSH3-PDZ領域（DN変異体）を発現するアデノ随伴ウイルス（AAV）をAdora2a-Creマウスの側坐核に注入することにより，ドーパミンD2受容体を発現する中型有棘神経細胞（D2R-MSN）においてSHANK3の機能を抑制するマウスを作製し、受動回避学習試験を行った。野生型マウスと比較してSHANK3のSH3-PDZ領域（DN変異体）を発現するマウスでは学習・記憶能力が低下した。一方、SH3-PDZ領域内のリン酸化部位をアラニンに置換したリン酸化部位欠損変異体（T551A/S694A/S781A）では学習・記憶能力の低下は認められなかった。また、受動回避学習試験において、電気ショック訓練後のマウスの側坐核を採取し、SHANK3のリン酸化レベルをウェスタンブロットにて解析したところ、電気ショック負荷により側坐核におけるSHANK3のリン酸化レベルが有意に上昇した。以上の結果より、Rho-KinaseによるSHANK3のリン酸化がシナプス関連タンパク質との相互作用を調節することで、シナプス機能を制御し、学習・記憶に寄与することが示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Dynamic subcellular localization and transcription activity of the SRF cofactor MKL2 in the striatum are regulated by MAPK (2021)
  • 著者名/発表者名: Ariza Anthony、Funahashi Yasuhiro、Kozawa Sachi、Omar Faruk Md.、Nagai Taku、Amano Mutsuki、Kaibuchi Kozo
  • 雑誌名: Journal of Neurochemistry 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1111/jnc.15303
  • 査読あり
• [学会発表] Phosphoproteomics of NMDA pathway leads to Rho-Kinase mediated synaptic plasticity through Shank3 phosphorylation. (2020)
  • 著者名/発表者名: Ahammad RU, Funahashi Y, Zhang X, Hossen E, Faruk MO, Shohag M H, Xu Y, Wang H, Nakamuta S, Kuroda K, Tsuboi D, Nishioka T, Amano M, Kaibuchi K
  • 学会等名: 第43回日本神経科学大会
• [学会発表] MAPKによるNpas4リン酸化は報酬関連の遺伝子発現と行動を制御する (2020)
  • 著者名/発表者名: 船橋靖広、Anthony Ariza, 恵美亮佑、伊許凡、偉単、鈴木航、小澤祥、Rijwan Uddin Ahammad、 呉夢雅、高野哲也、由良義光、黒田啓介、永井拓、天野睦紀、山田清文、貝淵弘三
  • 学会等名: 第43回日本神経科学大会
• [学会発表] プロテインキナーゼAの抑制は、脳の報酬系に影響を与える (2020)
  • 著者名/発表者名: 許伊凡、船橋靖広、永井拓、貝淵弘三
  • 学会等名: 第43回日本神経科学大会
• [備考] 藤田医科大学 総合医科学研究所 神経・腫瘍のシグナル解析プロジェクト研究部門
  • URL: http://www.fujita-hu.ac.jp/ICMS/research_category/res06-22054/index.html