新規接着分子LRRTMによるシナプス形成促進機構の解明

シナプス後膜ではシナプス伝達を担うさまざまなタンパク質が集積し、シナプス後肥厚とよばれる複合分子集合体が形成されている。シナプス接着分子はシナプス後肥厚形成の核として機能すると考えられている。シナプス接着分子のひとつであるLRRTMは一回膜貫通型の膜タンパク質であり、LRRTM1からLRRTM4までの4つのサブタイプが存在する。これらLRRTMの神経細胞内での局在の大きな特徴のひとつとして、シナプス後肥厚に高度に局在することが知られている。今年度はLRRTMの細胞内領域によるシナプスへの高度な局在機構に着目し、その分子機構による新規のシナプス形成促進機構を解明することを目指した。LRRTMの各サブタイプを発現させた海馬神経初代培養細胞に対して免疫蛍光染色を施し、LRRTMのシナプスへの局在効率を定量的に解析した結果、野生型のLRRTMはシナプスに高度に集積するのに対して、細胞内ドメインを欠損させた変異体ではシナプス部位への集積効率が野生型に比べて減少することが明らかになった。また、細胞外ビオチン標識と定量的免疫ブロッティングを組み合わせた解析により、一部のLRRTMサブタイプにおいて細胞内領域欠損変異体で細胞表面への発現量が野生型に比べて増大することが明らかになった。さらに、これらの欠損変異体は野生型とは異なる糖鎖修飾を受けていることから、野生型とは異なる発現制御を受けている可能性が示唆された。次に、LRRTMの一連の欠損変異およびアミノ酸置換変異実験を行ったところ、細胞表面への発現量変化およびシナプスへの効率的な局在に関わる細胞内領域中の責任配列を特定することに成功した。最後に、シナプスへの集積効率が低いLRRTMの変異体を発現させた神経細胞では、野生型LRRTMを発現させた場合と比べて、足場タンパク質の低い集積度合いを示した。以上の結果から、LRRTMの細胞内領域による効率的なシナプスへの局在機構はシナプスの成熟化を促進することが示唆された。

シナプス後膜ではシナプス伝達を担うさまざまなタンパク質が集積し、シナプス後肥厚とよばれる複合分子集合体が形成されている。シナプス接着分子はシナプス後肥厚形成の核として機能すると考えられている。シナプス接着分子のひとつであるLRRTMは一回膜貫通型の膜タンパク質であり、LRRTM1からLRRTM4までの4つのサブタイプが存在する。これらLRRTMの神経細胞内での局在の大きな特徴のひとつとして、シナプス後肥厚に高度に局在することが知られている。今年度はLRRTMの細胞内領域によるシナプスへの高度な局在機構に着目し、その分子機構による新規のシナプス形成促進機構を解明することを目指した。LRRTMの各サブタイプを発現させた海馬神経初代培養細胞に対して免疫蛍光染色を施し、LRRTMのシナプスへの局在効率を定量的に解析した結果、野生型のLRRTMはシナプスに高度に集積するのに対して、細胞内ドメインを欠損させた変異体ではシナプス部位への集積効率が野生型に比べて減少することが明らかになった。また、細胞外ビオチン標識と定量的免疫ブロッティングを組み合わせた解析により、一部のLRRTMサブタイプにおいて細胞内領域欠損変異体で細胞表面への発現量が野生型に比べて増大することが明らかになった。さらに、これらの欠損変異体は野生型とは異なる糖鎖修飾を受けていることから、野生型とは異なる発現制御を受けている可能性が示唆された。次に、LRRTMの一連の欠損変異およびアミノ酸置換変異実験を行ったところ、細胞表面への発現量変化およびシナプスへの効率的な局在に関わる細胞内領域中の責任配列を特定することに成功した。最後に、シナプスへの集積効率が低いLRRTMの変異体を発現させた神経細胞では、野生型LRRTMを発現させた場合と比べて、足場タンパク質の低い集積度合いを示した。以上の結果から、LRRTMの細胞内領域による効率的なシナプスへの局在機構はシナプスの成熟化を促進することが示唆された。