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小脳の神経回路のなかで、小脳顆粒細胞―プルキンエ細胞間のシナプス結合は運動学習、運動制御に重要な役割を果たしている。これらの細胞間のシナプス結合の維持及び、新しいシナプスの形成過程を明らかにする事は小脳回路の動作原理を理解するために必要である。その方法の一つとして、小脳顆粒細胞―プルキンエ細胞間のシナプス結合の活性を効率的に可視化する事で、より理解を深める事が出来ると考えられる。本研究では、神経細胞の神経伝達物質放出の様子と、シナプス形成に関わる因子を効率良くイメージングするためのシナプス小胞融合、シナプス形成因子のモニタータンパク質の開発を行い、個々のプレシナプス活性およびシナプス形成因子の動態を可視化し解析する事を目的とした。小脳顆粒細胞のプレシナプス活性を可視化するために、ルシフェラーゼおよび蛍光タンパク質を利用したモニタータンパク質を用いてイメージングを行なった。さらにはシナプス形成過程を観察するために、シナプス形成因子Cbln1の動態を可視化するモニタータンパク質を用いてイメージングを行なった。Cbln1は小脳顆粒細胞とプルキンエ細胞間のシナプス形成、維持に必須である事が明らかにされており、このCbln1の分泌様式とシナプス形成過程との関係、さらにはプレシナプス活性との関係を明らかにするための実験を行なった。小脳顆粒細胞において、タイムラプスイメージングを行った結果、Cbln1は神経細胞の軸索から分泌されている事が明らかとなった。しかしながらプレシナプスからの神経伝達物質の放出とは異なる場所で分泌されている事が明らかとなり、異なるメカニズムによって時空間的に制御されていると推察された。
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