成熟後の小脳におけるダイナミックなシナプス形成と改変を担う分子機構の解明

本研究では神経細胞同士の繋ぎ目である「シナプス」の構成分子群に注目し、小脳をモデルとして成熟脳におけるシナプスの改変現象を制御する分子基盤の解明に取り組んだ。成熟後の小脳では、1つのプルキンエ細胞 (PC) に対して1本の登上線維 (CF)がシナプスを形成し、1対1の関係（CFの単一支配様式）を取る。これまでに所属研究室ではCFから分泌されるC1ql1がPCに発現するBAI3に結合することでCFシナプスの形成過程を制御することを見出してきた。本研究課題では、CFの単一支配様式が確立している成熟後の小脳に注目してC1ql1-BAI3の役割を調べた。PCに発現するBAI3の発現量をウイルスベクターを用いて増加させ、電気生理学的手法を用いてPCからCFシナプス応答を記録したところ、1つのPCに対して複数のCFがシナプスを形成する関係 (CFの多重支配様式) に変化することを発見した。更に、CFの走行を組織形態学的に観察したところ、BAI3やC1ql1の発現量を増加させた小脳において、CFの横行性側枝が伸長してシナプスを形成していることが分かった。一方で興味深いことにBAI3欠損マウスのCFにおいてはシナプス数の減少とCFの横行性側枝の伸長が観察された。これらの結果から、成熟小脳において、CF側枝の形態やシナプス数がC1ql1-BAI3シグナルの増減によりダイナミックに変化することが示唆された。本研究では、成熟後の小脳におけるシナプス改変機構に着眼し、確立された1本のCFを制御する分子基盤の一端が示されたと考えられる。また、BAI3は小脳に限らず脳全域に広く発現していることが知られており、C1ql1-BAI3シグナルは小脳以外の脳領域でもシナプスの制御を担っている可能性がある。そのため、本研究で得られた知見は中枢シナプスの形成過程を理解するための足がかりになると考えられる。

本研究では神経細胞同士の繋ぎ目である「シナプス」の構成分子群に注目し、小脳をモデルとして成熟脳におけるシナプスの改変現象を制御する分子基盤の解明に取り組んだ。成熟後の小脳では、1つのプルキンエ細胞 (PC) に対して1本の登上線維 (CF)がシナプスを形成し、1対1の関係（CFの単一支配様式）を取る。これまでに所属研究室ではCFから分泌されるC1ql1がPCに発現するBAI3に結合することでCFシナプスの形成過程を制御することを見出してきた。本研究課題では、CFの単一支配様式が確立している成熟後の小脳に注目してC1ql1-BAI3の役割を調べた。PCに発現するBAI3の発現量をウイルスベクターを用いて増加させ、電気生理学的手法を用いてPCからCFシナプス応答を記録したところ、1つのPCに対して複数のCFがシナプスを形成する関係 (CFの多重支配様式) に変化することを発見した。更に、CFの走行を組織形態学的に観察したところ、BAI3やC1ql1の発現量を増加させた小脳において、CFの横行性側枝が伸長してシナプスを形成していることが分かった。一方で興味深いことにBAI3欠損マウスのCFにおいてはシナプス数の減少とCFの横行性側枝の伸長が観察された。これらの結果から、成熟小脳において、CF側枝の形態やシナプス数がC1ql1-BAI3シグナルの増減によりダイナミックに変化することが示唆された。本研究では、成熟後の小脳におけるシナプス改変機構に着眼し、確立された1本のCFを制御する分子基盤の一端が示されたと考えられる。また、BAI3は小脳に限らず脳全域に広く発現していることが知られており、C1ql1-BAI3シグナルは小脳以外の脳領域でもシナプスの制御を担っている可能性がある。そのため、本研究で得られた知見は中枢シナプスの形成過程を理解するための足がかりになると考えられる。