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2022 年度 実施状況報告書

サイトへジン2によるmGluRのペリシナプスでの集積制御とシナプス可塑性制御機構

研究課題

研究課題/領域番号 22K06461
研究機関北里大学

研究代表者

深谷 昌弘  北里大学, 医学部, 准教授 (10360900)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
キーワードペリシナプス / 代謝型グルタミン酸受容体 / 海馬 / 興奮性シナプス / 遺伝子欠損マウス / Arf6 / サイトへジン2
研究実績の概要

シナプス可塑性である長期抑圧(LTD)は、興奮性シナプス後部のペリシナプス領域に集積するグループI代謝型グルタミン酸受容体(mGluR1/5)のシグナル伝達が引き金となることが知られており、記憶や学習などの高次脳機能の発現に深く関与している。しかしながら、mGluR1/5がどのような調節機構でペリシナプス領域に集積し、シナプス伝達を調節しているのかは不明な点が多い。本研究課題では、細胞内小胞輸送に関与するArf6を活性化するサイトへジン2に着目し、サイトへジン2-Arf6シグナル伝達経路による小胞輸送制御を介したmGluR1/5のペリシナプス局在制御とシナプス伝達調節機構の解明を目的として研究を行っている。初年度である2022年度は、研究計画で立案した実験に取り組み、以下の3つの解析から有用な結果が得られている。まず、mGluR5の局在を制御するサイトへジン2分子ネットワーク解析では、酵母ツーハイブリッド法によるサイトへジン2との相互作用する候補分子の同定を行ない、興奮性シナプスに局在する候補分子を単離することに成功した。次に、サイトへジン2欠損マウスの作製と分子解剖学的解析を行い、神経系特異的サイトへジン2欠損マウスを作製し、海馬興奮性シナプスにおけるmGluR5の免疫電子顕微鏡法による局在解析とともにmGluR5シグナル伝達関連分子の局在解析も行なった。さらに、サイトへジン2欠損マウスの海馬依存的学習行動試験を行ない、サイトへジン2欠損マウスの学習行動異常を見出している。以上のように、サイトへジン2によるmGluR1/5のペリシナプス局在制御とシナプス伝達調節を明らかにするための基盤となるデータが得られた。今後も研究計画に沿って、解析を進める予定である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本研究課題の初年度である2022年度は、研究計画で立案した実験に取り組み、サイトへジン2-Arf6シグナル伝達経路によるmGluR1/5のペリシナプス局在制御とシナプス伝達調節機構を明らかにするための基盤となるデータが得られている。まず、mGluR5の局在を制御するサイトへジン2分子ネットワーク解析では、マウス脳cDNAライブラリーを用いた酵母ツーハイブリッド法によるサイトへジン2と相互作用する候補分子の同定を行なった。これらの候補分子のうち興奮性シナプスに局在する分子を単離することに成功し、免疫沈降やプルダウンアッセイによってもサイトへジン2との相互作用を確認した。次に、サイトへジン2欠損マウスの作製と分子解剖学的解析を行い、神経系特異的サイトへジン2欠損マウスを作製し、海馬興奮性シナプスにおけるmGluR5の免疫電子顕微鏡法による局在解析とともにmGluR5シグナル伝達関連分子であるGαqやPLCβ1の局在変化解析も行なった。さらに、サイトへジン2欠損マウスの受動的回避試験や新規物体認識試験などの海馬依存的学習行動の変化を解析した。また、培養海馬神経細胞をサイトへジンファミリーの阻害剤であるSecinH3で処理した場合のmGluR5関連分子やAMPA型グルタミン酸受容体の局在変化解析やサイトへジン2のリン酸化阻害変異体発現用ベクターの製作にも着手している。以上より、本研究課題は、概ね順調に進捗している。

今後の研究の推進方策

今後も本研究課題の研究計画に沿った解析を推進する予定である。2023年度は、サイトへジン2のリン酸化が海馬興奮性シナプスのmGluR5のペリシナプス局在制御に関与するかどうかを検証するとともに、サイトへジン2と相互作用分子候補の機能的役割の検証も行う。また、サイトへジン2欠損海馬神経細胞のArf6活性変化測定やAMPA型グルタミン酸受容体の局在変化解析を行う。さらに、サイトへジン2欠損マウスを用いた海馬スライスの電気生理学的解析も行う予定である。

次年度使用額が生じた理由

2022年度の海馬初代培養を行う回数が予定より少なく済んだため、培養用試薬や培養用プラスチック器具の購入が抑制された。次年度使用額分は、2023年度に多く行う培養の培養用試薬や培養用プラスチック器具の購入に充当する。

  • 研究成果

    (1件)

すべて 2022

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件)

  • [雑誌論文] Physiological and Pathological Roles of the Cytohesin Family in Neurons2022

    • 著者名/発表者名
      Ito A, Fukaya M, Okamoto H, Sakagami H
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Science

      巻: 23 ページ: 5087

    • DOI

      10.3390/ijms23095087

    • 査読あり / オープンアクセス

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公開日: 2023-12-25  

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