Visualization of turnover history of membrane proteins in CNS neuron

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昨年度、Nav1.6-GFPノックインマウスの脳において、GFP蛍光が観察されなかったが、顕微鏡の感度を上げて注意深く観察し直したところ、明確なGFP蛍光シグナルが中枢ニューロンのAISや末梢神経軸索のnode of Ranvierに見出された。次に、Cre-LoxPシステムによる遺伝子組み換えによって、本系統の遺伝子改変マウスにおいてGFP融合タンパク質からtdTomatoの融合タンパク質へと転換できるかどうか確認することを目的に、海馬よりニューロンを培養し、AAVウィルスを用いてCre-recombinaseを強制発現させ、共焦点蛍光顕微鏡を用いてGFPとtdTomatoの両方の蛍光シグナルを観察した。その結果、AAV ウィルスの感染後３日ほどでGFPからtdTomatoへの蛍光シグナルの変化が観察された。すなわち、新旧のNav1.6タンパク質の入れ替えが生じていることが明らかになった。さらに、時間を追って、AISでのGFPおよびtdTomatoの分布を観察したところ、感染後6日で、ほぼAIS全体にわたってtdTomatoのシグナルが広がることが確認された。GFPとtdTomatoの分布（長さ、位置）を比較したところ、tdTomato（新たに合成されたタンパク質）が軸索において長い距離分布しているのに対し、GFP（古いタンパク質）の分布は短い距離であった。さらに、時期を変えて、感染後の長期にわたって蛍光シグナルの変化を観察したところ、感染後18日間でGFPの蛍光シグナルはほぼ見られなくなった。これらの結果から、培養海馬ニューロンでは、Nav1.6は、18日間でほぼ完全に入れ替わり、新たな分子の組み込みはAIS全体で生じるものの、古い分子の消失は軸索の近位―遠位軸に沿って均一でなく、両端もしくは片端に顕著に生じる可能性が考えられた。