Investigation on a novel synaptic mechanism underlying memory consolidation

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K19427
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 51:Brain sciences and related fields
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Kinoshita Makoto 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (30273460)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2023-03-31
• Keywords: シナプス / スパイン / 長期増強 / 記憶 / ミオシン / セプチン / 滑面小胞体 / リン酸化

Outline of Final Research Achievements

As a part of the synaptic mechanism of memory consolidation, we set and tested the working hypothesis that "SEPT3 is phosphorylated at synaptic input, released from the spine base, and migrates onto the ER membrane to contribute to ER extension as an adaptor between MYO5A and ER". A mutant SEPT3 that mimics the synaptic activity-dependent phosphorylation, and an active mutant MYO5A additively promoted ER extension into spines of DG neurons. Given that artificial association of either ERj1-SEPT3 or MYO5A-ERj1 by the CID method promotes ER inclusion, we assume a molecular mechanism in which "the phosphorylated SEPT3-MYO5A complex directly or indirectly contacts the ER membrane at the spine base and extends the ER along actin into active spines.

Free Research Field

分子神経生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

シナプス伝達効率が強い入力で亢進する長期増強現象(LTP)は、一過性の前期相(E-LTP)と蛋白質合成に依存する持続性の後期相(L-LTP)に区分される。E-LTPからL-LTPへの移行は短期記憶から長期記憶への転換(固定化)のシナプス基盤とされているが、不明な点が多い。ヒトの知能とSEPT3の関連はGWASで示唆されているが、脳特異的かつニューロン選択的に発現するSEPT3の存在意義は不明であった。本研究では、SEPT3欠損マウスの記憶固定化障害を見出したことを端緒に、シナプス活動とMYO5A/SEPT3に依存したスパイン内へのERの伸展が記憶固定化のシナプス機構であることを見出した。