ショウジョウバエ神経筋結合系を用いたシナプス形成初期過程の解析

利用果蝇神经肌肉耦合系统分析突触形成的早期过程

• 批准号: 04J11006
• 负责人: 高坂 洋史
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04J11006/
• 关键词: シナプス形成; 神経筋結合; ライブイメージング; ショウジョウバエ; フィロポディア; 細胞接着分子; 神経伝達物質受容体; 標的認識; イメージング

神経回路網において、細胞と細胞はシナプスという接着構造を介して情報のやりとりをしている。シナプスの形成、維持には、シナプス前細胞、後細胞それぞれに発現する細胞接着分子による接着が重要であると考えられている。この知見は培養細胞(in vitro)を用いた研究から得られたのだが、実際に生体内(in vivo)でシナプス形成がどのように進むかについては、不明である。本研究課題では、ショウジョウバエ神経筋結合系を用いてin vivoでのシナプス形成過程の可視化を行った。また、シナプス後細胞で発現していることが知られている、細胞接着分子ファシクリン2(Fas2)と分子局在を担う蛋白質ディスクスラージ(Dlg)のin vivoでの分布を蛍光タンパク質YFPとの融合タンパク質を用いて解析した。Fas2-YFP,Dlg-YFPはともに成長円錐と筋肉細胞が接触する時期に後シナプス部に局在した。Fas2-YFPは、fas2欠失体においてシナプス部に局在せず、さらにFas2の細胞外領域がシナプス部への集積に十分であったことから、前細胞のFas2がシナプス後細胞のFas2の集積を引き起こすことが強く示唆された。また、fas2機能欠失胚においてDlg-YFPの局在および、グルタミン酸受容体の分布に異常がみられた。これらの結果は、シナプス形成過程において、前細胞のFas2が接着を介して後細胞のFas2の集積を誘導し、さらにDlgやグルタミン酸受容体などのシナプス構造に重要な分子の分布を制御することを示唆する。これまでin vivoでのシナプス形成初期過程の研究は困難であったが、本研究はin vivoでの接着分子の役割を初めて解明するものとなった。

在神经网络中，细胞通过称为突触的粘附结构交换信息。人们认为，在突触前和突触后细胞中表达的细胞粘附分子的粘附对于形成和维持突触很重要。这一发现是从使用培养细胞（体外）的研究中获得的，但目前尚不清楚突触形成如何在体内进展。在这个研究主题中，我们使用果蝇神经肌肉连接系统在体内可视化突触形成过程。此外，使用与荧光蛋白YFP的融合蛋白分析了细胞粘附分子FACYCRIN 2（FAS2）（已知在突触后细胞中表达的，已知在突触后细胞中表达的体内分布（FAS2）。在接触生长锥和肌肉细胞时，FAS2-YFP和DLG-YFP都位于后突触区域。 Fas2-YFP未定位在FAS2缺失体中的突触区域，Fas2的细胞外区域足以在突触区域积累，强烈表明前细胞细胞中的FAS2会导致后突触细胞中Fas2的积累。此外，在DLG-YFP的定位和谷氨酸受体的分布中观察到异常，而谷氨酸受体在FAS2功能缺乏的胚胎中也有异常。这些结果表明，在突触形成期间，胸膜细胞中的FAS2通过粘附在后细胞细胞中诱导FAS2的积累，并进一步调节对突触结构（如DLG和谷氨酸受体）重要的分子分布。到目前为止，很难在体内研究早期的突触形成过程，但是这项研究是第一个阐明体内粘附分子作用的研究。

项目成果

神経筋連絡の特異性を制御する分子機構

控制神经肌肉通讯特异性的分子机制

• 发表时间: 2005
• 期刊: 神経研究の進歩 49巻1号
• 作者: 能瀬 聡直;高坂 洋史
• 通讯作者: 高坂 洋史