Comprehensively identification of molecules at synapses and non-synaptic cell-adhesion structure

神経細胞はシナプスと呼ばれる細胞接着構造を形成することで、脳高次機能を担う様々な神経回路網を構築する。さらに、近年では神経細胞間や非神経細胞間にシナプスではない接着構造が存在し、複雑な脳内情報伝達を生み出していることもわかってきた。しかしながら、従来までの方法では特定のシナプス及び非シナプス性接着部位の構成分子を同定することが困難であった為、分子機序やその生理的意義については依然として不明のままであった。本研究では、近依存性ビオチン標識法を用いて、特定のシナプス及び非シナプス性接着構造を制御する構成分子群の網羅的探索を行い、個々の神経回路網や非シナプス性部位特異的な形成機構と生理的意義を解明することによって、全く新しい観点からの脳の動作原理及び精神・神経疾患の病態の解明を進める。これまでに小脳皮質回路の興奮性シナプス(平行線維―プルキンエ細胞間)と抑制性シナプス(分子層抑制性介在神経細胞―プルキンエ細胞間)の構成分子を網羅的に探索するために、近位依存性ビオチン標識(Split-TurboID)法を用いた解析を行なった。まず、Split-TurboID法を用いて小脳の興奮性シナプスと抑制性シナプスの構成分子がビオチン標識されるのか検討したところ、生体組織中の特定のシナプス分子がSplit-TurboID法によって標識されていることを観察した。そこで、実際にこれらの特定のシナプス構成分子を同定するために質量分析解析を行なったところ、興奮性シナプス特異的分子成分として70以上ものタンパク質を同定した。

神経細胞はシナプスと呼ばれる細胞接着構造を形成することで、脳高次機能を担う様々な神経回路網を構築する。さらに、近年では神経細胞間や非神経細胞間にシナプスではない接着構造が存在し、複雑な脳内情報伝達を生み出していることもわかってきた。しかしながら、従来までの方法では特定のシナプス及び非シナプス性接着部位の構成分子を同定することが困難であった為、分子機序やその生理的意義については依然として不明のままであった。本研究では、近依存性ビオチン標識法を用いて、特定のシナプス及び非シナプス性接着構造を制御する構成分子群の網羅的探索を行い、個々の神経回路網や非シナプス性部位特異的な形成機構と生理的意義を解明することによって、全く新しい観点からの脳の動作原理及び精神・神経疾患の病態の解明を進める。これまでに小脳皮質回路の興奮性シナプス(平行線維―プルキンエ細胞間)と抑制性シナプス(分子層抑制性介在神経細胞―プルキンエ細胞間)の構成分子を網羅的に探索するために、近位依存性ビオチン標識(Split-TurboID)法を用いた解析を行なった。まず、Split-TurboID法を用いて小脳の興奮性シナプスと抑制性シナプスの構成分子がビオチン標識されるのか検討したところ、生体組織中の特定のシナプス分子がSplit-TurboID法によって標識されていることを観察した。そこで、実際にこれらの特定のシナプス構成分子を同定するために質量分析解析を行なったところ、興奮性シナプス特異的分子成分として70以上ものタンパク質を同定した。