1分子イメージングによるシナプス可塑性の研究

单分子成像研究突触可塑性

基本信息

批准号：
06J06775
负责人：
坂内博子
金额：
$ 0.77万
依托单位：
The Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

一般的に,神経伝達物質受容体はシナプス後膜に高い密度で集積している.シナプスに集積する受容体の数が神経活動依存的に増減することが,現在のところシナプス可塑性の分子基盤の一つであると考えられている.シナプスにおける受容体の数の変化を説明するために,細胞膜上におけるシナプスへの受容体の出入りすなわち受容体の側方拡散(diffusion)というファクターが近年注目されている.本研究は,神経活動が受容体の側方拡散制御を介してシナプスの受容体数を増減する仕組みを明らかにすることを目的とする.第一の実績は,神経活動が抑制性シナプス受容体GABA_A受容体の側方拡散とクラスターサイズを制御していることを発見したことである(未発表).海馬初代培養細胞において,薬理学的手法により神経の興奮性活動を促進したとき,GABA_A受容体の側方拡散が早くなり,シナプスにおける受容体のクラスターサイズが小さくなることを見いだした.さらに,受容体側方拡散には細胞外からのカルシウム流入が必要であることを示し,それを担うカルシウムチャネルの一部を同定した.本研究実績の第二は,量子ドットを利用して細胞膜上の分子の側方拡散を1分子レベルで測定する実験系と解析系を習得し,理化学研究所にそのセットアップを立ち上げる準備が整えたことである(Bannai et al.2006 Nature Protocols).また,東京大学医科学研究所の井上貴文助教授と共同で,実験データ解析プログラムを開発した.本研究は,フランスパリ高等師範学校のAntoine Trillerの研究室(Ecole Normale Superieure, Paris, Biologie Cellulaire de la Synapse N＆P, Inserm U497)にて実施された.

通常，神经递质受体在突触后膜中以高密度积累。目前认为，以神经活动依赖性方式增加或减少在突触上积累的受体数量是突触可塑性的分子基础之一。为了解释突触时受体数量的变化，该因子称为受体进入细胞膜突触的受体的入口和退出，即受体的横向扩散。这项研究旨在阐明神经活动通过受体的横向扩散控制在突触时增加或减少受体数量的机制。第一个成就是神经活动是抑制性突触受体GABA_A受体的横向扩散。我们发现栅格大小是控制的（未发表）。我们发现，当药理学技术在原代培养的海马细胞中使用时，GABA_A受体迅速扩散，突触下受体的簇大小会降低。此外，我们表明受体的横向扩散需要细胞外钙的流入，我们确定了负责此的一些钙通道。这项研究的第二部分是我们获得了实验和分析系统，这些系统测量了使用量子点在单分子水平上分子在细胞膜上的横向扩散，并准备好在Riken Institute（Bannai）等人启动设置。 2006自然协议。此外，他与东京大学医学科学研究所的助理教授Inoue Takafumi合作制定了一项实验数据分析计划。这项研究是在法国巴黎高级Normale School的Antoine Triller，Ecole Normale Superieure，Paris，Biologie cullulaire de la Synapse N＆P实验室进行的。