LTP形成におけるシナプス前部・後部の構造変化の解析

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研究代表者は前年度において、海馬スライス培養中の錐体細胞の樹状突起においてLTPのようなシナプス可塑性を誘導する刺激を与えると、シナプス後部スパインのサイズが増大するといった複数の研究グループからの報告された実験を追試することができた。そこで、本年では研究代表者が開発した海馬スライス培養における接着するシナプス前部・後部構造の形態変化を同時観察する技術とスパインサイズを増大させる実験を組み合わせることで、LTP誘導刺激によってサイズが増大したスパインに接着するシナプス前部の形態がどのように変化するか実験を行った。しかしながら、複数の実験の結果、注目しているシナプス前部・後部構造のペアにおいてスパインのサイズの増大を検出することができなかった。サイズが増大するスパインを特定して刺激を与えることができなかったことが原因であった。今後、caged-glutamateを用いることで特定のスパインのサイズの増大を引き起こす実験を考えている。一方、LTP誘導刺激によるスパインのサイズの増大の細胞内分子メカニズムを調べるため、酵素活性の欠如した変異CaMKIIのノックインマウスを使用した実験を行った。その結果、ノックインマウス由来の海馬スライス培養中の錐体細胞をGFPで染色しその近傍をLTP誘導刺激を与えても、スパインサイズの増大を検出することができなかった。この実験から、スパインサイズの増大にはCaMKIIの酵素活性が必要であることがわかった。