線虫セロトニン作動性神経細胞HSNにおけるプレシナプス形成分子機構の全体像

2013 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 25460058
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 多留 偉功 北海道大学, 薬学研究科(研究院), 講師 (30533731)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 神経科学 / シナプス

研究概要

シナプスは神経系の情報処理機能の基盤となる神経細胞間接着構造である。神経伝達物質の放出を担うプレシナプス構造は、小胞輸送で運ばれて集積した構成分子群が、安定化・組織化されることで形成される。本研究課題は、無脊椎モデル動物線虫C.elegansセロトニン作動性神経細胞のプレシナプス形成に関して、必須分子SYD-1・SYD-2の作用機序とそれを補助する分子経路、プレシナプス構成アダプター蛋白質群の役割の解析を通じて、分子機構の全体像の理解に近づくことを目指している。
研究代表者らは線虫を用いた遺伝学的スクリーニングによってSYD-1の機能欠損の異常を抑制する新規変異体を同定し、その責任分子である細胞間接着分子様膜蛋白質の作用機序解析を進めてきた。ホモログでの相互作用が報告されている複数の分子に着目し、それらの機能欠損変異線虫について遺伝学的相互作用解析を行った。その結果、新規変異体のシナプス形成不全抑制作用の機序は、既知の下流細胞内シグナル伝達系を介さないものである可能性が明らかになった。
成熟プレシナプスでは、Cytomatrix at the Active Zone (CAZ)と総称される特徴的なアダプター蛋白質の一群が中心領域に網目状に密集し、神経伝達に関わる機能分子の基盤となっている。主要なCAZ蛋白質は線虫においても保存され、個別に機能欠損変異体の表現型が解析されているが、単独で顕著なプレシナプス形成異常を示すものは少なく、冗長的な機能が示唆された。CAZ蛋白質の各種の多重変異体を作成して表現型を解析した結果、新たに電位依存性チャネル分子の正常な局在に重要なCAZ蛋白質の組合せが明らかになった。
これらに関わるプレシナプス分子群は種を越えて高度に保存されており、将来的にシナプス異常に起因する脳発達障害や神経変性疾患の病態解明と治療法の開発に貢献することが期待される。

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

線虫C.elegansのセロトニン作動性神経細胞におけるプレシナプス形成の分子メカニズムに関して、新規変異体の下流シグナルの検討やチャネル局在に関わる遺伝学的相互作用の発見が進んだため。

今後の研究の推進方策

線虫C.elegansのセロトニン作動性神経細胞におけるプレシナプス形成に関して、新規変異体の下流経路を探索するとともに、チャネル局在に関わる遺伝学的相互作用について多角的に解析を行い分子機構を明らかにしていく。

次年度の研究費の使用計画

実験消耗品の年度使用量が当初予定と変更になったため。
実験動物の飼育に不可欠な培地・プラスチック器具、分子生物学・生化学実験に用いる試薬代、顕微鏡のランプなどの消耗品代を中心として、国際学会・国内学会での研究発表と情報収集を行うための旅費、研究成果の発表に関わる経費などに用いる。

研究成果

• [雑誌論文] Increased levels of plasma p3-Alc alpha35, a major fragment of Alcadein alpha by gamma-secretase cleavage, in Alzheimer's disease (2014)
  • 著者名/発表者名: Chiori Omori, Madoka Kaneko, Etsuko Nakajima, Hiroyasu Akatsu, Masaaki Waragai, Masahiro Maeda, Maho Morishima-Kawashima, Yuhki Saito, Tadashi Nakaya, Hidenori Taru, Tohru Yamamoto, Takashi Asada, Saori Hata and Toshiharu Suzuki, for the Japanese Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative
  • 雑誌名: J. Alzheimer’s Disease 巻: 39 ページ: 861-870
  • DOI: 10.3233/JAD-131610.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Liprin-alpha/SYD-2 determines the size of dense projections in presynaptic active zones in C. elegans (2013)
  • 著者名/発表者名: Maike Kittelmann, Jan Hegermann, Alexandr Goncharov, Hidenori Taru, Mark H. Ellisman, Janet Richmond, Yishi Jin and Stefan Eimer
  • 雑誌名: J.Cell Biology 巻: 203 ページ: 849-863
  • DOI: 10.1083/jcb.201302022.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanism of intramembrane cleavage of alcadeins by γ-secretase (2013)
  • 著者名/発表者名: 6. Yi Piao, Ayano Kimura, Satomi Urano, Yuhki Saito, Hidenori Taru, Tohru Yamamoto, Saori Hata and Toshiharu Suzuki
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 8 ページ: e62431
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0062431.
  • 査読あり
• [学会発表] Identification of a cell adhesion molecule involved in negative regulation of presynaptic assembly in C.elegans
  • 著者名/発表者名: Hidenori Taru
  • 学会等名: Experimental Biology 2013
  • 発表場所: ボストン国際会議場（USA)
• [学会発表] 神経シナプス形成機構への遺伝学的アプローチ
  • 著者名/発表者名: 多留 偉功
  • 学会等名: 日本生化学会北海道支部２０１３年度合同シンポジウム
  • 発表場所: 北海道大学（札幌）