Nanoscale visualization and mechanstic understanding of presynaptic plasticity

点击翻译按钮获取中文摘要

本課題では、これまでに以下の研究進展があった。つまり、ドイツとの国際共同研究で、海馬苔状線維シナプス前終末のcAMP濃度を強制上昇させると、伝達物質放出部位付近の局所Ca濃度が上昇する。それによって伝達物質放出量が増大することを、電気生理学、全反射蛍光顕微鏡などで明らかにした。ドイツ側との共同研究により、Caチャネルが短時間のうちにシナプス前終末で集積する可能性をSTED顕微鏡で明らかにした（Fukaya et al., 2021, PNAS）。さらに、その次のステップとして、伝達物質放出部位にあるactive zone scaffoldタンパク質によるCaチャネルの密度制御機構を明らかにすべく、ドイツ側のSigrist研究室からactive zone scaffoldタンパク質RIMBP2のKOマウスを入手した。急性スライス標本において、海馬苔状線維シナプス前終末からの直接パッチクランプ法による膜電位固定と膜容量測定法をおこなった。特に本年度は、これに加えて、シナプス応答の測定を行った。シナプス前終末Caチャネル振幅が減少し、膜容量やシナプス後電流の減少が観察された。一方で、シナプス後電流はCaチャネル電流の減少だけでは説明できず、放出機構、おそらく小胞プライミングの阻害が観察された。この研究を論文として改訂中である。また、生理的な刺激でおこるLTPは予想と異なり、Caチャネル集積ではなく、放出部位タンパクの集積であることを最近示すことができた（Fukaya et al., 2023, Sci. Adv.）。残された課題として、cAMP依存性可塑性、特にCaチャネル集積の脳神経回路における機能的な意義を探る実験を行い、またハエでの網羅的プロテオミクスの成果を利用する予定である。