Visualizing the process in retrieval of synaptic vesicles

突触小泡回收过程的可视化

基本信息

批准号：
21K06393
负责人：
田中洋光
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

シナプスにおける神経情報伝達は、活動電位の到達直後にシナプス前終末から行われ、高頻度の活動電位にも対応する。この情報出力を可能にするために、シナプス前終末にはタンパク質が密に集積した「アクティブゾーン」と呼ばれる細胞膜領域があり、シナプス小胞を効率的に開口放出して再構成する仕組みがあると考えられている。しかしながら、アクティブゾーン周辺でどのようにシナプス小胞が放出して取り込まれ、機能的な小胞が再構成されるのかは未だ明らかでない。研究代表者はこれまで、神経伝達物質受容体の動態やシナプス小胞の開口放出を、全反射顕微鏡を用いて高時空間分解能でライブイメージングできる独自の実験系を構築してきた。2022年度では、その実験系を用いてラットの海馬神経細胞に、pH感受性GFPであるSEPを融合させた小胞構成膜タンパク質Synaptophysinを、遺伝子導入により発現させた。そして活動電位を誘発する電場刺激を細胞に加えて、シナプス前終末からシナプス小胞を放出させて、エンドサイトーシスされたSynaptophysinをライブイメージングした。解析の結果、即時可能なシナプス小胞の大半を放出させるような刺激では、バルク型エンドサイトーシスとクラスリン依存型エンドサイトーシスが主に駆動され、数個程度の小胞を放出させるような刺激では、超高速型のエンドサイトーシスが駆動されることが明らかとなった。後者は温度依存性でもあり、準生体温下では駆動される一方、室温下では駆動されなかった。また、各型のエンドサイトーシスで取り込まれたSynaptophysinの位置や輝度分布を解析し、エンドサイトーシスの特徴を初めて抽出できた。これにより、高速の情報出力が実現される神経情報伝達機構の解明に貢献した。

在达到活动电位后，立即从突触末端进行神经信息的传播，并且还支持高频活性电位。为了启用此信息输出，有一个称为“活跃区”的细胞膜区域，其中蛋白质在突触的末端密集地积累，并且有一种有效释放突触质和重建的机制。但是，尚不清楚突触囊泡如何释放并在活性区周围释放并掺入，并重建功能囊泡。到目前为止，研究代表已经建立了一个独特的实验系统，该系统可以使用神经递质受体动力学的全部反射和显微镜以及突触天鹅的开放释放，并使用高度空间分辨率实现成像。在2022财年，使用大鼠和pH敏感的GFP的实验系统表达了融合Sep的Vyroy膜蛋白突触蛋白（融合SEP）。除了诱导活性电位的细胞刺激外，突触蛋白还从突触末端释放，内吞蛋白还活着。分析的结果是，释放大多数直接突触的VBE的刺激是散装 - 型内吞作用和经典的依赖性内吞作用主要是驱动的。驱动。后者也是一个依赖温度的，是在分割温度下驱动的，但在室温下没有驱动。此外，我们分析了在每种类型的内吞作用中掺入突触素的位置和亮度分布，并首次提取了内吞作用的特征。结果，它有助于阐明神经信息趋势组织，在该组织中实现了高速度信息输出。