2019 Fiscal Year Research-status Report
GABAA受容体新規結合因子GARLHを介した抑制性シナプスの新しい制御機構
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18K06490
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
山崎 世和 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 助教 (60581402)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 抑制性シナプス / GABAA受容体 / GARLH / Neuroligin |
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| Outline of Annual Research Achievements |
GABAA受容体は抑制性シナプス後部に局在し抑制性シナプス伝達を制御する。近年になって発達障害や精神疾患などにおいて興奮性シナプスと抑制性シナプスのバランス異常が共通病態の一つであることが明らかにされてきた。しかしながら興奮性シナプスに比べ、抑制性シナプスの制御機構については未解明な点が多い。研究代表者はこれまで、GABAA受容体の新規結合因子GARLHを同定し、GARLHがGABAA受容体に加えシナプス接着分子Neuroligin-2（NL2）にも同時に結合し三者複合体を形成すること、GARLHこそがGABAA受容体のシナプス後部への局在を制御することを世界で初めて明らかにした。本研究ではこれらの結果を受け、GABAA受容体-GARLH-NL2の三者複合体を形成する生理的意義、GARLHによる抑制性シナプス制御メカニズムの普遍性、三者複合体の抑制性シナプス局在のメカニズム、について明らかにすることを目的としている。
これまで研究代表者は、GARLHの欠損によってNL2の抑制性シナプス局在が著しく減少することを示し、さらにGARLHがNL2だけでなく他の全てのNLファミリーに結合できることを明らかにしてきた。NLファミリーの一つNL1は、特に興奮性シナプス特異的な分子としてよく知られている。そこで研究代表者は抑制性シナプス因子GARLHの結合によるNL1の局在変化について検討し、GARLHの結合によってNL1が抑制性シナプスに局在化することを見出した。これらの結果から、GARLHがGABAA受容体だけでなくシナプス接着因子NLの抑制性シナプスへの局在を制御すること、これがNLファミリーにおいて普遍的であることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまでの研究において、GARLHがシナプス接着因子NLの抑制性シナプス局在を制御すること、この機能がNL2だけでなくNL1についても作用することを示し、GARLHのこれまで知られていなかった生理機能とその普遍性を明らかにすることができた。さらに抑制性シナプス因子であるGARLHが、これまで興奮性シナプスに限局すると思われていたNL1にも結合しその局在を制御するという発見は、抑制性シナプスと興奮性シナプスを機能的にリンクする分子機構の存在を示唆しており、今後の研究において新たな展開に発展していく可能性を示唆している。一方でGABAA受容体-GARLH-NL2の三者複合体を抑制性シナプスに局在化させる分子機構の解明についても、GARLHが結合することのできるgamma2サブユニットを含むGABAA受容体の安定発現細胞の導入など、実験系の立ち上げを順調に進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の最終年度に当たる2020年度は、GARLHが形成する三者複合体が抑制性シナプスに局在する分子メカニズムの解明に焦点を当てて遂行する。三者複合体を構成するNL2とGABAA受容体の両者は、シナプス前部の接着因子Neurexinと結合することがこれまで報告されている。よってNeurexinと三者複合体の結合について、GABAA受容体発現細胞を用いた三者複合体再構成系を用いて検討を行う。また改変ビオチン化酵素を融合したGARLHを用い、神経細胞においてGARLHの近傍に存在する分子の網羅的な同定も行う。加えてGARLHとの結合が新たに明らかとなった興奮性シナプス接着分子NL1については生化学的に精製したのちプロテオーム解析を行い、興奮性・抑制性の両方のシナプスを機能的にリンクする分子機構の検討を進める。
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| Causes of Carryover |
実験を遂行するにあたり所属研究室・所属研究機関の設備を積極的に利用したため、予定していたより研究費を抑えることができた。これを最終年度に計画している実験に当てることで有効に活用する。
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