記憶固定の分子メカニズム

インパクトのある記憶情報は、我々の脳に生涯にわたって刻まれる。1963年、Flexnerらは、タンパク質翻訳阻害剤をマウスの海馬領域に注射することで、迷路課題における長期記憶の形成が阻害されることを報告した。その後の研究で、学習後のタンパク質合成はシナプスの可塑的変化の固定化に重要であること、その重要性は哺乳類だけでなく、鳥類、魚類、軟体動物、昆虫など様々な種で保存されることが明らかとなった。このことから、神経活動依存的な特定タンパク質分子の新規合成が記憶の長期化に重要であるとは言えるが、肝心の分子メカニズムに関してはほとんど明らかにされていない。これまでに神経活動依存的に転写活性が変化する遺伝子の同定や、CREBなどの転写因子はさかんに解析されてきた。しかし、転写制御は記憶の固定化の中でも最も後期のプロセスであり、既存のmRNAからの新規タンパク質翻訳を必要とする記憶の固定化初期とは区別されるべきである。そこで本研究では、神経活動依存的に翻訳されるタンパク質を網羅的に同定することを目的とした。この目的のため、生きた動物の脳の神経細胞特異的にリボソームプロファイリングを行う技術基盤を開発した。さらに、チャネルロドプシンを用いた光依存的な神経活動の前後でタンパク質翻訳をゲノムワイドに解析することで、200種類程度の神経活動依存的に翻訳活性が変化する遺伝子を同定することに成功した。この成果は、タンパク質翻訳を基盤とする神経科学を切り拓くものである。

インパクトのある記憶情報は、我々の脳に生涯にわたって刻まれる。1963年、Flexnerらは、タンパク質翻訳阻害剤をマウスの海馬領域に注射することで、迷路課題における長期記憶の形成が阻害されることを報告した。その後の研究で、学習後のタンパク質合成はシナプスの可塑的変化の固定化に重要であること、その重要性は哺乳類だけでなく、鳥類、魚類、軟体動物、昆虫など様々な種で保存されることが明らかとなった。このことから、神経活動依存的な特定タンパク質分子の新規合成が記憶の長期化に重要であるとは言えるが、肝心の分子メカニズムに関してはほとんど明らかにされていない。これまでに神経活動依存的に転写活性が変化する遺伝子の同定や、CREBなどの転写因子はさかんに解析されてきた。しかし、転写制御は記憶の固定化の中でも最も後期のプロセスであり、既存のmRNAからの新規タンパク質翻訳を必要とする記憶の固定化初期とは区別されるべきである。そこで本研究では、神経活動依存的に翻訳されるタンパク質を網羅的に同定することを目的とした。この目的のため、生きた動物の脳の神経細胞特異的にリボソームプロファイリングを行う技術基盤を開発した。さらに、チャネルロドプシンを用いた光依存的な神経活動の前後でタンパク質翻訳をゲノムワイドに解析することで、200種類程度の神経活動依存的に翻訳活性が変化する遺伝子を同定することに成功した。この成果は、タンパク質翻訳を基盤とする神経科学を切り拓くものである。