| 研究課題/領域番号 |
23240053
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| 研究機関 | 慶應義塾大学 |
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研究代表者 |
柚崎 通介 慶應義塾大学, 医学部, 教授 (40365226)
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| 研究分担者 |
幸田 和久 慶應義塾大学, 医学部, 准教授 (40334388)
掛川 渉 慶應義塾大学, 医学部, 講師 (70383718)
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| 研究期間 (年度) |
2011-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | グルタミン酸受容体 / シナプス形成 / 小脳 / 可塑性 / プルキンエ細胞 |
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| 研究実績の概要 |
記憶・学習の基礎過程の一つとして長期抑圧(LTD)が注目されている。神経活動亢進によって、シナプス後部におけるAMPA型グルタミン酸受容体が選択的にエンドサイトーシスされることがLTDの実体である。しかしその分子機構については未解決の点が多い。本研究では、LTD誘導時におけるデルタ2型グルタミン酸受容体(GluD2)による細胞内シグナリング経路を解明する、およびシナプス後部におけるエンドサイトーシス実行分子の制御機構を解明する、という2つの目標を達成することによって、小脳・海馬を含めた新しい統合的なLTDの分子機構モデルの確立を目指している。
AMPA受容体の選択的エンドサイトーシスはクラスリンアダプタータンパク質AP-2に依存している。これまでに神経活動に応じてホスファチジルイノシトール4、5二リン酸がシナプス後部で産生されることによってAP-2がエンドサイトーシス部位に集積すること、さらに AP-2がAMPA受容体の副サブユニットであるTARPに結合することによってAMPA受容体―TARP複合体がLTDとともにエンドサイトーシスされることを明らかにしてきた。
一方、AMPA受容体がエンドサイトーシス部位に移行するためには、まずシナプス後部でAMPA受容体を係留するタンパク質GRIPから解離する必要がある。これまでにGluD2はシナプス後部においてAMPA受容体のチロシンリン酸化状態を下げることによって、AMPA受容体のGRIPからの外れやすさを決定する役割を果たしていることを解明した。
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| 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
目標の一つであった「シナプス後部におけるエンドサイトーシス実行分子の制御機構の解明」について、これまでに多くの謎を解明し、その結果はNeuron (2012)、Nat Commu (2013), PNAS (2013)などに順調に報告してきた。一方、TARPは全てのAMPA受容体サブユニットGluA1-4に同様に結合できるため、なぜGluA1サブユニットのリン酸化状態によってLTDの起きやすさが違うのかについては説明がつかない。また、イオンチャネル型グルタミン酸受容体の構造をもつGluD2がどのようにして細胞内のチロシンリン酸化状態を制御しうるのかについてもよく分かっていない。若干時間を要したが、研究の進展とともにこれらの謎も少しずつ解けてきたため「概ね順調に進展している」と自己評価した。
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| 今後の研究の推進方策 |
目標1 GluD2を介したエンドサイトーシス制御機構を解明する。
GluD2は小脳プルキンエ細胞に特異的に発現し、小脳運動学習とLTDに必須である。これまでにGluD2に結合するチロシンホスホターゼPTPMEGが、AMPA受容体GluA2サブユニットを脱リン酸化することが、LTD誘導に必須であることを解明して報告した。最終年度にあたり、GluD2-PTPMEG経路がどのように以下の2つの細胞外からのシグナルによって制御されるのかの解明を進める。D-Serは幼若時小脳においてバーグマングリアから分泌される。D-Serを小脳切片に投与すると、GluD2の細胞外ドメインに結合することによってAMPAR受容体エンドサイトーシスとLTDが誘導される。一方、顆粒細胞が分泌するCbln1もGluD2の細胞外ドメインに結合するが、Cbln1欠損マウスではD-Serの効果が見られない。このようにCbln1結合部位とD-Ser結合部位との間でアロステリックな相互作用が存在する。この作用様式について構造生物学および細胞生物学的に解明を進める。またPTPMEG活性がCbln1とD-SerのGluD2への結合によってどのように調節されるのかを解明する。
目標2 AMPA 受容体エンドサイトーシス実行経路の制御機構を解明する。
これまでにクラスリン依存的エンドサイトーシスが起きるために必要な分子として、シナプス後膜におけるクラスリンアダプタータンパク質AP-2の集積機構を解明してきた。AP-2はAMPA受容体の副サブユニットであるTARPに結合することによってAMPA受容体エンドサイトーシスを制御すると考えられる。TARPは全てのAMPA受容体サブユニットGluA1-4に同様に結合できる。一方、AMPA受容体エンドサイトーシスはGluA1サブユニットのリン酸化状態によって起きやすさが違うことが報告されている。そこでGluA1のリン酸化状態とTARP-AP-2複合体形成過程の関連性について明らかにする。
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