研究課題
本研究では、シナプス近傍でのタンパク質の挙動を明らかにするために、ガラス面直上にシナプスの膜構造を形成させて、受容体等の振る舞いを、全反射顕微鏡を用いて一分子レベルでリアルタイム記録することをめざしている。ビオチン化牛血清アルブミンとストレプトアビジン等を用いて、ニューレキシンでコートしたガラスを用意した。そして、その上で海馬神経細胞を培養することによって、ガラス面に対してグルタミン酸作動性興奮性シナプス後部様構造を形成させることができた。AMPA型グルタミン酸受容体に蛍光タンパク質フルオリンを融合したタンパク質、およびシナプス後膜に局在する足場タンパク質PSD95に蛍光タンパク質RFPを融合したタンパク質を作成して神経細胞で発現させ、ニューレキシンコートしたガラス面上で培養した。ガラス面直上にPSD95の集積が認められ、シナプス後部様構造の形成が確認できた。その周辺のフルオリンの蛍光シグナルを全反射顕微鏡を用いてリアルタイム記録したところ、AMPA型グルタミン酸受容体分子に由来するシグナルを検出できた。培養神経細胞に長期増強と呼ばれるシナプス可塑性を引き起こす電場刺激を加えて、AMPA受容体各サブユニットの変化を調べたところ、GluA1サブユニットとGluA2サブユニットが刺激後に異なる変化を示した。GluA1は刺激後すぐにシナプス後部様構造周辺で増加したが、GluA2は数分後に増加した。また、GluA1は刺激後にシナプス後部様構造周辺でキソサイトーシスされることも分かった。このGluA1のシナプス後部様構造近傍での増加は、長期増強に関連した現象と考えられる。
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Synapse
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