Elucidation of molecular mechanism of synaptic plasticity by kinetic analysis of receptor trafficking

通过受体运输动力学分析阐明突触可塑性的分子机制

• 批准号: 23500472
• 负责人: YAMAGUCHI Kazuhiko
• 金额: $ 3.24万
• 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 Scientific Research (C)
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-23500472/
• 关键词: 小脳; 運動学習; シナプス可塑性; 長期抑圧; グルタミン酸受容体; エキソサイトーシス; エンドサイトーシス; 数理モデル; プルキンエ細胞; 学習; スパイン; AMPA受容体; トラフィッキング; LTD; ケージ化ペプチド

Long-term depression (LTD) of synaptic transmission provides a mechanism of motor leaning, and as a mechanism of LTD, destabilization and consequent elimination of glutamate receptor (GluR) via endocytosis has been proposed, however, no quantitative examination has been performed. Here, stable pool size of GluR and its destabilization upon LTD was quantified, and rate constant of endocytosis of GluR was measured and compared between before and after LTD-induction. Then, I developed a mathematical model of GluR trafficking upon LTD, which predicts partial loss of recycling internal pool of GluR. Image analysis of GluR, tagged by fluorescent protein, indicated translocation of internal GluR from the spine to the dendritic shaft upon LTD, which is consistent with the prediction by the mathematical model of GluR trafficking in cerebellar Purkinje cell.

突触传递的长期抑制（LTD）提供了运动学习的机制，作为LTD的机制，谷氨酸受体（GluR）通过内吞作用的不稳定和随后的消除已被提出，但尚未进行定量检查。本研究量化了GluR的稳定池大小及其在LTD时的不稳定性，并测量了GluR在LTD诱导前后的内吞速率常数，并对其进行了比较。然后，建立了GluR在有限公司上的贩运数学模型，预测了GluR内部回收池的部分损失。荧光蛋白标记的GluR图像分析显示，在LTD时，内部GluR从脊柱转移到树突轴，这与小脑浦肯野细胞GluR运输的数学模型预测一致。

项目成果

小脳平行線維-プルキンエ細胞間シナプスにおける AMPA 受容体トラフィッキングに対する側方拡散の寄与

横向扩散对小脑平行纤维浦肯野细胞突触 AMPA 受体运输的贡献

• 发表时间: 2013
• 作者: 山口和彦;永雄総一
• 通讯作者: 永雄総一

小脳プルキンエ細胞長期抑圧で内在化した AMPA 受容体の細胞内分布

小脑浦肯野细胞长期抑制内化的 AMPA 受体的细胞内分布

• 发表时间: 2014
• 作者: 福島央之;弓削和哉;津田雅之;堀 雄一;山口和彦
• 通讯作者: 山口和彦

小脳平行線維プルキンエ細胞間シナプス長期増強におけるAMPA 受容体トラフィッキングのキネティック解析

小脑平行纤维浦肯野细胞突触长期增强过程中 AMPA 受体运输的动力学分析

• 发表时间: 2012
• 作者: 山口和彦;永雄総一
• 通讯作者: 永雄総一

Suppression of AMPA-receptor endocytosis is the mechanism underlying LTP at the parallel fiber-Purkinje cell synapse.

AMPA 受体内吞作用的抑制是平行纤维浦肯野细胞突触处 LTP 的潜在机制。

• 发表时间: 2012
• 作者: Yamaguchi K;Nagao S.
• 通讯作者: Nagao S.

小脳プルキンエ細胞における構成性および活動依存性 AMPA 受容体トラフィッキングのデータ駆動性キネティックモデル

小脑浦肯野细胞组成型和活性依赖性 AMPA 受体运输的数据驱动动力学模型

• 发表时间: 2011
• 作者: 山口和彦;達 吉郎;永雄総一
• 通讯作者: 永雄総一