分泌関連因子CAPSを基軸とした分子/神経ネットワークレベルの記憶学習メカニズム

基于分泌相关因子CAPS的分子/神经网络水平记忆学习机制

• 批准号: 19J12771
• 负责人: 石井 千晶
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Tokyo University of Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J12771/
• 关键词: CAPS; 開口放出; シナプス伝達; プライミング

海馬興奮性神経回路は、複数の種類からなるシナプス回路によって情報処理が行われている。研究員は、代表的な興奮性神経回路である歯状回-CA3間シナプス回路とCA3-CA1間シナプス回路に着目し、CAPS1欠損マウスにおいて電気生理学的な解析を行った。その結果、CAPS1の機能が回路ごとに異なることを明らかとした。すなわち、歯状回-CA3間シナプス回路の情報伝達ではCAPS1の機能が不可欠であり、一方でCA3-CA1間シナプス回路では高濃度Ca2+条件下に限りCAPS1の機能を補償する情報伝達機構が存在することが示された。また、このような回路特異的なシナプス間情報伝達へのCAPS1の機能が、海馬依存的な記憶・学習能力に重要であることも行動実験より明らかとなった。以上の結果は、これまで細胞・シナプスレベルでしか知られていなかったCAPS1の機能を、成熟した脳神経回路と個体レベルの脳機能のレベルで初めて明らかとしたものである。研究成果は現在論文投稿中であり、追加実験を交えてリバイスを重ねている。シナプス間情報伝達におけるCAPS1の分子メカニズムをより詳細に明らかとするべく、申請者は共焦点顕微鏡方や超解像度顕微鏡法を用いてシナプス微細構造におけるCAPS1とその他関連分子の分布を詳細に解析した。共焦点顕微鏡法による詳細な解析では、CAPS1と類似する機能を有するとされるMunc13タンパク質が、CAPS1タンパク質と相補的な発現分布パターンを示すことが明らかとなった。さらに高分解能で両者の分布や、他のシナプス関連分子との位置関係を解析するべく、超解像度顕微鏡法による画像解析を進めている。両者の分布パターンに加え、二重欠損マウスの生理学的な解析を行うことで、シナプス間伝達における分子メカニズムにおいて、CAPS1がどのように寄与しているかを明らかにできる可能性があると期待される。

信息处理是由由多种类型的海马兴奋性神经回路组成的突触电路进行的。研究人员专注于典型的兴奋性神经回路，齿状回-CA3突触回路和CA3-CA1突触回路，并在CAPS1缺陷小鼠中进行了电生理分析。结果，揭示了CAPS1的功能因一个电路而异。换句话说，结果表明，CAPS1的功能对于齿状Gyrus-CA3突触电路的传输至关重要，而CAPS1的功能对于CA3和CA1之间的突触电路的传播至关重要，而CAPS1的功能仅在高浓度的CA2+条件下存在。此外，行为实验还表明，CAPS1在电路特异性间隔信息传输中的功能对于海马依赖的记忆和学习能力很重要。以上结果表明，在成熟的颅神经回路和个体脑功能上，CAPS1的功能以前仅在细胞和突触水平上已知。目前正在提交研究结果，并正在通过其他实验进行修订。为了进一步详细阐明CAPS1在突触间信号传导中的分子机制，申请人使用共聚焦显微镜和超分辨率显微镜详细分析了突触显微结构中CAPS1和其他相关分子的分布。共聚焦显微镜进行的详细分析表明，据说具有与CAPS1相似的功能的Munc13蛋白表现出与CAPS1蛋白互补的表达分布模式。此外，为了分析高分辨率和与其他突触相关分子的位置关系的分布，正在使用超分辨率显微镜进行图像分析。除了两者的分布模式外，双性缺陷小鼠的生理分析有望揭示CAPS1如何促进突触间传递的分子机制。

项目成果

Significant role of CAPS1, a regulator of synaptic exocytosis, in trisynaptic circuit and hippocampus learning

突触胞吐作用的调节因子 CAPS1 在三突触回路和海马学习中的重要作用

• 发表时间: 2019
• 作者: Tomoki Arima;Chiaki Ishii;Mio Yamazaki;Natsumi Shibano;Yuki Ishii;Tetsushi Sadakata;Yo Shinoda;Yoshitake Sano;Teiichi Furuichi
• 通讯作者: Teiichi Furuichi