2018 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular mechanism linking dendritic mRNA transport and local translation in neurons and memory formation
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16K07361
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| Research Institution | Center for Novel Science Initatives, National Institutes of Natural Sciences |
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Principal Investigator |
椎名 伸之 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(新分野創成センター、アストロバイオロジーセンター、生命創成探究, 生命創成探究センター, 准教授 (30332175)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | mRNA輸送 / 神経樹状突起 / RNA顆粒 / RNG105 / Arf |
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| Outline of Annual Research Achievements |
神経樹状突起へのmRNA輸送および局所的翻訳を担うRNA顆粒の主要構成因子RNG105は、学習・記憶に必須のRNA結合タンパク質である。本研究では、RNG105のターゲット候補として同定されたmRNA（低分子量Gタンパク質Arfの制御因子であるGEFおよびGAPをコードするmRNA 8種類）の解析に取り組んだ。今年度は、Arf GEFおよびGAPのノックダウンが、樹状突起における後シナプス（スパイン）形成およびグルタミン酸受容体（AMPAR）の樹状突起表面発現に与える影響をマウス大脳皮質由来の神経初代培養細胞を用いて解析した。
1) Arf GEF, GAPに対するshRNAを神経細胞に導入し、同時にGFPを共導入することによって細胞形態を蛍光可視化した。この方法により、ノックダウンがスパインサイズ・形態に与える影響を定量解析した。その結果、ノックダウンによってスパインの形成および成熟（肥大化）が低下する群と、未成熟型スパインが増加する群とに大別できることを見出した。
2) Arf GEF, GAPに対するshRNAを神経細胞に導入し、同時にsuper ecliptic pHluorin (SEP)-GluR1融合タンパク質を共導入することによって樹状突起表面に発現したAMPARを蛍光可視化した。GluR1はAMPARのサブユニットの一つであり、SEPはエンドソーム内では蛍光を発しないが細胞表面に提示されることによって蛍光を発するpH感受性GFPである。定量解析の結果、上記1)でスパイン形成および成熟が低下した群は、AMPARの表面発現も減少することがわかった。
以上の結果から、樹状突起局在性mRNAによってコードされるArf GEF, GAPは、スパインの形成・成熟およびAMPARの樹状突起表面発現を促進する群と、未成熟型スパインの形成を抑制する群とに大別されることを示した。
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[Presentation] RNG105/caprin1, an RNA granule protein, regulates structural spine plasticity and is required for long-term memory formation2018
Author(s)
Kei Nakayama, Manabu Abe, Maya Yamazaki, Akihiro Fujikawa, Masaharu Noda, Akira Futatsugi, Katsuhiko Mikoshiba, Kenji Sakimura, Nobuyuki Shiina
Organizer
Society for Neuroscience Annual Meeting
Int'l Joint Research
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