研究課題
興奮性シナプスはシナプス後部側の細胞質構造として、樹状突起スパインとシナプス後肥厚部(postsynaptic density : PSD)を持つ。この二つの構造は興奮性シナプスの機能発現において重要である。PSDはシナプス後部膜への受容体の集積に必須の構造であり、スパインはその構造の変化がシナプス可塑性の制御に重要と考えられている。生体内でのシナプス発達過程においてスパインとPSDがどのように形成され、また両者の形成過程にどのような関連があるのか、その詳細は明らかになっていない。フィロポディア・スパインの形成とPSD構造の発達の間には、少なくとも培養細胞系では時間的な関連性があり、このような関連性を生体内で検証することが極めて重要である。本研究ではフィロポディアの形成、スパインの発達とPSDの動態を同時に個体内で観察することを目的として以下の実験を行った。1. 子宮内電気穿孔法を利用して蛍光蛋白質標識されたPSD分子を大脳皮質錐体細胞に発現させた。GFPで標識されたHomerlc分子は分散培養系およびスライス培養系において、シナプス後部構造に対する信頼性の高い蛍光プローブとして機能することは確認済みである。GFP-Homerlcを発現する幼弱な神経細胞は正常に皮質内を移動して大脳皮質2-3層に達し、そこで正常に分化して樹状突起を形成した。2. 上記のGFP-Homerlcを大脳皮質錐体細胞で発現するマウス個体を利用して、二光子顕微鏡によるin vivo imagingを行った。トランスジェニックマウスでGFPを錐体細胞に発現させた場合と比較して、子宮内電気穿孔法を利用した遺伝子発現ではイメージングの際の解像度が低下し、個々のスパインの形態が観察しにくいという問題点があることが明らかとなった。観察可能なスパインについて、その内部へのGFP-Homerlcの蓄積量を測定し、またin vivoで蛍光消退法(FRAP法)を用いて局所での蛋白分子のターンオーバーの速さを検討した。
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http://synapse.m.u-tokyo.ac.jp/
