免疫電子顕微鏡（凍結割断および３次元）を用いたシナプスとグリアの微細形態異常解析

2014 年度 実績報告書

• 研究領域: マイクロエンドフェノタイプによる精神病態学の創出
• 研究課題/領域番号: 25116514
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 木下 専 名古屋大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (30273460)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: シナプス微細形態 / 分子脳科学 / 神経化学 / 電子顕微鏡 / 海馬歯状回

研究実績の概要

前・後のシナプス膜上には神経伝達物質の開口放出装置／受容体／トランスポーターやイオンチャネルなどシナプス伝達の最前線の分子群が集積する一方、シナプス膜直下の細胞骨格ないし足場蛋白質もシナプス機能に不可欠である。例えば、興奮性シナプス後膜の脱分極に伴うアクチン重合は樹状突起棘（スパイン）容積を増加させ、シナプス伝達の長期増強（LTP）持続の支持基盤となる。シナプス膜直下の細胞骨格／足場の構成成分であるセプチン（SEPT1-14）は精神・神経疾患に密接に関連する重合性GTP結合蛋白質である。統合失調症に限っても、大規模GWASにおいてSEPT3が責任遺伝子候補とされ（Schizophrenia Working Group, Nature 2014）、死後脳プロテオームの大規模解析でも多数例でSEPT5、SEPT6、SEPT11の過剰蓄積が報告された（PenningtonらMol Psychiatry 2008）。本研究ではスパイン内に局在するSEPT3の欠損が空間認知・弁別機能障害をもたらすことを新たに見出した。原因として、回路レベルでは貫通線維―海馬歯状回顆粒細胞（pp-GC）間グルタミン酸作動性シナプスの伝達障害を、シナプスレベルではSDS処理凍結割断レプリカ免疫標識電子顕微鏡法によってGluA1の欠乏を、連続切片像3D再構築（ssTEM）電子顕微鏡法ではスパイン内小胞体の貧弱化を認めた。引き続き関連データの取得を行い、研究を推進する予定である。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] SIRT1 overexpression ameliorates a mouse model of SOD1-linked amyotrophic lateral sclerosis via HSF1/HSP70 chaperone system. (2015)
  • 著者名/発表者名: Watanabe S, Ageta-Ishihara N, Nagatsu S, Takao K, Komine O, Endo F, Miyakawa T, Misawa H, Takahashi R, Kinoshita M, Yamanaka K.
  • 雑誌名: Molecular Brain 巻: 7:62 ページ: 2532
  • DOI: 10.1186/s13041-014-0062-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Chronic overload of SEPT4, a parkin substrate that aggregates in Parkinson’s disease, causes behavioral alterations but not neurodegeneration in mice. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ageta-Ishihara N, Yamakado H, Morita T, Hattori S, Takao K, Miyakawa T, Takahashi R, Kinoshita M.
  • 雑誌名: Molecular Brain 巻: 6 ページ: 35
  • DOI: 10.1016/j.cub.2014.06.024.
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] CDC42EP4-septin complex in parasynaptic domains of Bergmann glia regulates cerebellar motor learning via GLAST-mediated glutamate clearance from the parallel fiber-Purkinje cell synapses. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ageta-Ishihara N, Yamazaki M, Konno K, Nakayama H, Abe M, Miyakawa T, Hashimoto K, Watanabe M, Sakimura K, Kinoshita M.
  • 学会等名: Gordon Research Conference “Glial Biology: Functional Interactions Among Glia & Neurons”
  • 発表場所: New Orleans, USA
  • 年月日: 2015-03-02 – 2015-03-02
• [備考] 長寿遺伝子産物SIRT1の過剰発現はヒト変異型SOD1によるALSモデルマウスの病態を改善する
  • URL: http://www.bio.nagoya-u.ac.jp/paper/2014-24/03.html
• [備考] parkin基質SEPT4をマウスに慢性過剰発現すると行動変化はみられるものの神経変性は起こらない
  • URL: http://www.bio.nagoya-u.ac.jp/paper/2014-22/04.html