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Regulatory mechanisms of synaptic protein accumulation and maintenance during memory formation.

记忆形成过程中突触蛋白积累和维持的调节机制。

基本信息

批准号：
21H02595
负责人：
実吉岳郎
金额：
$ 11.23万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

記憶の基盤であるシナプス可塑性の誘導・発現機構は詳細に検討されているが、刺激後にシナプス強度を維持する仕組みについてはほとんど明らかになっていない。本研究は、記憶の細胞レベルの現象と考えられる長期増強現象(LTP)に伴うシナプスタンパク質のダイナミクスを生物学的液-液相分離で説明することを目指している。In vitroでの実験の結果を神経細胞へと還元することで記憶形成に伴う分子のシナプス微小空間での動態を明らかにすることを目的とする。具体的には（１）CaMKIIは相分離により一過性のCa2+上昇を長期的な情報伝達の切り替えスイッチとして機能することを検証する、（２）CaMKIIは相分離によりシナプス内部構造制御を介し伝達効率を向上させることを実験的に証明する、（３）CaMKIIによる相分離を人為的に制御することでシナプス可塑性が誘導あるいは解除されるか検討する。今年度は、CaMKIIとアクチン細胞骨格系制御分子の相分離について、最小構成タンパク質とリン酸化の関与の検討をした。構成要素にシナプスタンパク質が必要であること、特定分子のリン酸化が必須であることがわかった。また、CaMKIIの１２－１４量体形成と相分離形成に関して、TEVプロテアーゼよって多量体から単量体にできるCamKIIを作製し、細胞内でのグルタミン酸受容体との相分離による液滴形成に多量体が関わることを確かめた。相分離の光操作を試みたが、光活性化の波長と酵素活性プローブ検出の相性が悪く条件検討中である。一方で、化学遺伝学的なアプローチで薬物による局在制御はうまく実験系を構築できたので、これを生かしたシナプスでのシグナル人為制御による検証を予定している。

The mechanism for the induction and development of plasticity in the memory matrix is discussed in detail. This study is aimed at elucidating the phenomenon of memory cell turnover and its long-term potentiation (LTP) associated with the biological liquid-liquid phase separation of memory cells. In vitro, the results of brain cell regeneration, memory formation, molecular dynamics, and purpose Specifically,(1) CaMKII phase separation, transient Ca2 + increase, long-term information transfer, and function verification;(2) CaMKII phase separation, internal structure control, and efficiency verification; and (3) CaMKII phase separation, artificial control, and induction of plasticity. This year, CaMKII and CaMKII are involved in the study of phase separation, minimum composition, and acidification of cellular bone systems. Constituent elements are essential, and specific molecules are essential. 12-14 volume formation and phase separation formation of CaMKII are related to TEV, multi-volume formation and phase separation of CaMKII, and multi-volume formation and phase separation of CaMKII in cells are related to TEV. Phase separation of optical manipulation, photoactivation of wavelength and enzyme activity of phase separation conditions A method for determining whether a chemical gene can be used to control a biological system is proposed.