Activity-dependent postsynaptic remodeling underlying memory consolidation

2021年度までに以下の知見を得た。１）初代培養ラット海馬顆粒細胞に後期長期増強（late LTP）を誘発し得るレベルの薬理学的入力模倣刺激を与えた直後にシナプスが拡大し、遅れて小胞体（ER）が伸展する。SEPT3枯渇は後者を選択的に阻害する。２）Sept3欠損マウスの海馬DG-CA3-CA1領域の3D電顕(ssTEM)形態計測では、スパイン密度や体積は正常であったが、pp-DGのみでスパイン内ERが減少していた。DG選択的SEPT3レスキュー/枯渇実験から、pp-DGシナプスに限局したスパイン内ERの減少がSept3欠損マウスの記憶固定化障害の主因であることが示唆された。３）ER伸展にはMYO5Aも必要であることと、両者のリン酸化依存的な会合から、SEPT3との機能的協調が示唆された。４）両者がスパイン近傍のER上ないし近傍に存在し、過活動後のスパイン内でSEPT3シグナル数が増加することをpp-DGシナプスの免疫電子顕微鏡法で示した。2022年度は上記知見に基づき、「SEPT3が活動依存的にMYO5A と会合し、MYO5AをERに連結してスパイン内に牽引するアダプターないし補助因子として機能する」という仮説を立て、検証のためにCID（Chemically Induced Dimerization）法でMYO5A、SEPT3、ER 膜蛋白質ERjの3者のうち2者をRapalogで人為的に連結してERをスパイン内に伸展させる手法を確立した。さらにこれを用いて「E-LTPレベルの弱いシナプス活動でもERがスパイン内に伸展すればL-LTPとなる」という作業仮説の検証も試みた。L-LTPの指標として細胞体の高頻度同期発火が維持されることを用いたが、G-CaMP6f発現誘導をCIDと組み合わせたところ、毒性によって細胞機能が低下したため断念し、近日中に論文を投稿する。

2021年度までに以下の知見を得た。１）初代培養ラット海馬顆粒細胞に後期長期増強（late LTP）を誘発し得るレベルの薬理学的入力模倣刺激を与えた直後にシナプスが拡大し、遅れて小胞体（ER）が伸展する。SEPT3枯渇は後者を選択的に阻害する。２）Sept3欠損マウスの海馬DG-CA3-CA1領域の3D電顕(ssTEM)形態計測では、スパイン密度や体積は正常であったが、pp-DGのみでスパイン内ERが減少していた。DG選択的SEPT3レスキュー/枯渇実験から、pp-DGシナプスに限局したスパイン内ERの減少がSept3欠損マウスの記憶固定化障害の主因であることが示唆された。３）ER伸展にはMYO5Aも必要であることと、両者のリン酸化依存的な会合から、SEPT3との機能的協調が示唆された。４）両者がスパイン近傍のER上ないし近傍に存在し、過活動後のスパイン内でSEPT3シグナル数が増加することをpp-DGシナプスの免疫電子顕微鏡法で示した。2022年度は上記知見に基づき、「SEPT3が活動依存的にMYO5A と会合し、MYO5AをERに連結してスパイン内に牽引するアダプターないし補助因子として機能する」という仮説を立て、検証のためにCID（Chemically Induced Dimerization）法でMYO5A、SEPT3、ER 膜蛋白質ERjの3者のうち2者をRapalogで人為的に連結してERをスパイン内に伸展させる手法を確立した。さらにこれを用いて「E-LTPレベルの弱いシナプス活動でもERがスパイン内に伸展すればL-LTPとなる」という作業仮説の検証も試みた。L-LTPの指標として細胞体の高頻度同期発火が維持されることを用いたが、G-CaMP6f発現誘導をCIDと組み合わせたところ、毒性によって細胞機能が低下したため断念し、近日中に論文を投稿する。