生体内での、シナプス可塑性関連分子の入力／病態依存的変動解析

2022 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 21K06541
• 研究機関: 徳島文理大学
• 研究代表者: 山田 麻紀 徳島文理大学, 薬学部, 教授 (00312281)
• 研究分担者: 藤島 利江 徳島文理大学, 薬学部, 教授 (90286980)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2025-03-31
• キーワード: シナプス可塑性 / スパイン / 記憶 / CapZ / アクチン / phencyclidine / 可塑性 / リアノジン受容体

研究実績の概要

本研究グループでは既に、EGFP-CapZをマウス脳に発現させるTransgenic Mouse（AiCE-Tg）を作成・使用し、脳への入力依存の、シナプス（スパイン）での分子変化を捉え（EGFP-CapZが15-20分後に）、論文（DOI :10.1038/s41598-020-72248-4）に2020年に報告した。これは、実際の生体脳での入力依存シナプス初期変化の物質的証明であり、記憶の成立が入力依存であることから、記憶の分子科学研究の新規の手がかりになる。本研究ではEGFP-CapZと結合する分子の網羅的解析を行うことで入力依存的に変化する分子群を捉えることを一次的な目的としている。また、その分子群について、入力依存性および記憶障害惹起薬物での処置（模擬病態）の有無、から、正常な記憶の成立とともに変化する「結合分子」を絞り込み、精度の高い記憶の分子研究を推進することをこころみている。AiCE-Tgでは、作成時から本研究のためにHAタグをEGFP-CapZに融合させてある。実際に、今回HA-PullDownという確立された手法で結合分子をAiCE-Tg脳から回収できた（共局在を既に示した～SciRepにて報告～actininという分子に加え、銀染色法でのいくつかのタンパク質バンドが回収できた）。そこで、マスによる網羅的分子解析を行い、多数の分子を同定した。さらに、記憶障害や統合失調症様精神障害を起こす薬物を投与することで結合量が変化する分子候補を複数見つけてきた。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

昨年度までEGFP-CapZで共免疫沈降する分子のとの、組織上での共局在実験を進めていた。記憶障害を起こす薬物PCP処理個体では共免疫沈降での回収量が有意に減じていた、Type2 Ryanodine受容体（RyR2）とその関連分子について、EGFP（-CapZ）とは有意な共局在の増加は見られないという結果になった。RyR2絶対量そのものの変化（局所翻訳または分解の抑制や、spinosome～生化学的にスパインを濃縮した部分～への移行）が、PCPにより誘起されると考えられる。このこと自体が発見とはいえるものの、CapZとの結合以外の要因によると考えられる。沈降実験のコントロールにあたるデータも加味し、慎重に解釈・解析し直している。

今後の研究の推進方策

スパインでの可塑的分子変化について、コントロールなどを加味した共免疫沈降などでのデータを論文にまとめる。また、多面的に方策を検討する。具体的には、細胞レベルの解析（EGFP陽性細胞での発現分子解析）を組み合わせる方向も模索している。活動依存的なEGFP陽性細胞数の変化についての基盤的データを得ているので、例数を増やして解析を深める。

次年度使用額が生じた理由

研究の進行が予想以上に遅れたことから、繰り越しが生じた。使用計画としては、遅れを取り戻すため、より多角的な研究に使用する。

研究成果

• [国際共同研究] University of Medicine and Pharmacy/Pham Ngoc Thach University of Medicine(ベトナム)
  • 国名: ベトナム
  • 外国機関名: University of Medicine and Pharmacy/Pham Ngoc Thach University of Medicine
• [雑誌論文] Synaptic pruning of murine adult-born neurons by microglia depends on phosphatidylserine. (2022)
  • 著者名/発表者名: Kurematsu, C., Sawada, M., Ohmuraya, M., Tanaka, M., Kuboyama, K., Ogino, T., Matsumoto, M., Oishi, H., Inada, H., Ishido, Y., Sakakibara, Y., Nguyen, H.B., Thai, T.Q., Kohsaka, S., Ohno, N., Yamada, M.K., Asai, M., Sokabe, M., Nabekura, J., Asano, K., Tanaka, M.&Sawamoto, K
  • 雑誌名: Journal of Experimental Medicine 巻: 219 ページ: e20202304
  • DOI: 10.1084/jem.20202304
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] ミクログリアによるフォスファチジルセリン依存的な成体新生ニューロンのシナプス貪食 (2022)
  • 著者名/発表者名: 榑松 千紘、澤田 雅人、大村谷 昌樹、田中 基樹、久保山 和哉、荻野 崇、松本 真実,、大石 久史、稲田 浩之、Huy Bang Nguyen、Truc Quynh Thai、高坂 新一、大野 伸彦、山田 麻紀、浅井 真人、曽我部 正博、鍋倉 淳一、浅野 謙一、田中 正人、澤本 和延
  • 学会等名: Neuro2022（日本神経科学学会・日本神経化学会・日本神経回路学会合同学会）第3会場 (沖縄コンベンションセンター 会議場B1)（口頭発表）
• [学会発表] 生体内における樹状突起スパインでの分子可塑性 (2022)
  • 著者名/発表者名: 山田 麻紀、久保山 和哉、窪田 剛志、吉岡 美紅、中谷 音葉、藤島 利江、足達 俊吾、夏目 徹
  • 学会等名: Neuro2022（日本神経科学学会・日本神経化学会・日本神経回路学会合同学会（ポスター発表）