研究課題
我々はLTPに伴うスパインの構造可塑性に至る分子機構を明らかにするために、シナプス後部に多量に存在するシグナル分子であるCaMKIIに注目した。まずCaMKIIがアクチンを束化する事で細胞骨格の一員として機能する事を示した。また、CaMKIIを自己リン酸化させるとアクチンとの相互作用低下することを見いだし、それがアクチン結合領域に存在する多くのセリンとスレオニンの自己リン酸化によることを見いだした。また、FRETによりシナプスにおいてアクチンとの結合を観察し、グルタミン酸のアンケージングにより、一過性にアクチンとの結合が減弱すること、またアラニン変異体はその減弱がみられないことを明らかにした。次に構造可塑性とCaMKIIによるF-actin束化の機能解析を行い、構造可塑性にはCaMKIIのアクチンからの遊離が必要であるということを見いだした。この機構がシナプスの構造可塑性に必要充分であるかを検討するため、光分子不活性化(CALI)を用いた解析を行った。GFPファミリー蛋白の一つであるKillerRedを用い、光照射によりCaMKIIを活性化させる事なくF-actinから遊離させた。その上でスパインの形態がどう変化するかを検討した。その結果、CALIを用いて、CaMKIIを活性化させる事なくF-actinから遊離させるのにグルタミン酸のアンケージングを加えると、それだけで構造可塑性が誘導できることが分かった。以上より、CaMKIIは神経活動が基底状態下でactinを束化しているが、活性化によりF-actinから遊離し、それによりactinが修飾され、構造可塑性が引き起こされると考えられた。これらの事実はCaMKIIが構造可塑性のゲートとして機能していることを示唆する。
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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