From the structure-function relationship of dendrtic spines to synaptic mechanobiology

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A)圧効果については次のような大きな進展が得られた。まず、即時相については、既にドックしている小胞のCa親和性が増し、開口放出促進が起きていた。既に、得られている結果と組み合わせると、圧効果により開口放出の誘発するSNARE蛋白の会合数が増すことが考えられた。これは放出の調節機構としては全く新しいために、これを直接検証する実験系を構築した。次に、２０－３０分続く持続相については、アクチン依存的な機械的効果の阻害剤を試したところ、持続相だけが完全に消失した。更に、２光子標識で小胞を局所的にラベルしたところ、圧負荷で小胞が返って分散し、２０－３０分でまた元に戻っり、これに対しても阻害剤は有効だった。そこで、頻回刺激による放出を見ると、圧効果により小胞の動員が促進されていることがわかってきた。持続相では、内部の小胞の分散が増すことにより、放出部位への動員が促進されることが予想された。最後に、圧効果の生理的意義については、シナプス前部、後部とも光遺伝学で刺激してSTDPによるスパイン増大を起こし、その時のシナプス前部の放出をiGluSnFRで測定したところ、スパイン増大時に亢進しており、かつては短期増強(STP)と言われるものの基盤にとなっていることがわかってきた。B) スパイン増大を特異的に標識するための改造により、これまでより百倍位SNよく標識ができる方法も到達した。単離培養の特徴付けをタイムラップス観察で進めている。一方、個体での利用に進めていく。一方、光操作法に変わり、化学物質による２量体を用いた化学的増大、収縮プローブがそれぞれ出来上がってきた。この増大プローブについては大脳皮質全体で発現させたところ、１５分ほどで睡眠が誘発されるという意外な結果が得られ、睡眠研のグループと共同研究となった。この様に改良を進めたプローブを順次個体で機能アッセイする作業を進めていく。