小脳をモデルとした糖鎖シグナルによる機能的・形態的シナプス可塑性制御

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中・長期に持続する記憶・学習は, シナプス後部におけるAMPA受容体の輸送によって担われ, より長期に持続する記憶はシナプスの形態変化が伴う。本研究では小脳神経回路をモデルとし, 糖鎖科学と神経科学的アプローチを融合することによって, 機能的・形態的シナプス可塑性を制御する分子機構の解明を目指した。まず, シナプス可塑性のモデルである長期抑圧や長期増強時には, AMPA受容体はライソゾーム様細胞内プールから出入りし, ライソゾームに存在する糖鎖分解酵素が大きな働きをすることが分かった。またプルキンエ細胞への子宮内電気穿孔法と時期特異的遺伝子操作法を確立し, 樹状突起とシナプス形態形成過程の分子機構を解明した。 It is believed that long-term memory is initially stored as changes in the number of AMPA receptors at the postsynaptic sites and eventually converted into morphological changes at synapses for longer-term memory. However, molecular mechanisms underlying these processes have not been fully understood yet. Dendrites are surrounded by extracellular matrix (ECM) proteins, which are enriched with various sugar chains. Thus, AMPA receptor trafficking and morphological changes must be accompanied with changes of the surrounding ECM. In this study, we aimed to clarify how functional and morphological synaptic plasticity is regulated by the ECM in the cerebellum. We found that changes in neuronal activity induced AMPA receptor trafficking to/from lysosome-like organelle, which contained various kinds of glycosydase. Using a temporally-controlled gene knockout method, we also clarified how a single transcription factor regulated morphogenesis of spines and dendrites of Purkinje cells in vivo.
研究種目 : 新学術領域研究(研究領域提案型) 研究期間 : 2011～2015 課題番号 : 23110009 研究分野 : 神経生物学