シナプスと行動の可塑的変化におけるグリピカンの糖鎖修飾の役割

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ニューレキシンやグリピカンなどの細胞膜表面に局在するヘパラン硫酸プロテオグリカン (HSPG) は様々な分子と相互作用することでシナプス形成に深く関与する。またこれらの HSPG の異常が自閉症や統合失調症などの神経・精神疾患を引き起こすことが知られている。一方、シナプスにおいて HSPG が機能する上で複雑な構造を持つヘパラン硫酸 (HS) 鎖がどのような役割を果たすのかは良く分かっていない。一方、これまでの我々のショウジョウバエを用いた解析から、HSPG の一つであるグリピカン Dally-like (Dlp) が飢餓時に誘導されるシナプスの可塑的な形態変化と探餌行動に必要であることが判明している。そこで次にこのシナプスと行動の可塑的変化における Dlp の HS 鎖とその微細構造の役割に着目し解析を進めた。まず Dlp の HS 鎖の機能を明らかにするため、CRISPR-Cas9 を用いたゲノム編集により Dlp の全ての HS 付加部位 (セリン残基) をアラニンに置換した dlpΔHS 個体を作製した。シナプス及び行動の可塑的変化における Dlp の HS 鎖の役割を調べるため、 dlpΔHS 個体における飢餓依存的なシナプス終末の形成及び幼虫の探餌行動を調べた。その結果、dlpΔHS 個体においては dlp 欠失個体と同様に飢餓状態においてもシナプス終末の数及び幼虫の移動速度が増加しないことが判明した。この結果から Dlp がシナプス及び行動の可塑的変化において HS 鎖を介して機能することが示された。