成熟後の小脳におけるダイナミックなシナプス形成と改変を担う分子機構の解明

阐明成熟后小脑动态突触形成和修饰的分子机制

基本信息

批准号：
19J10096
负责人：
会見昂大
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J10096/
关键词：
小脳プルキンエ細胞登上線維シナプス電気生理

项目摘要

本研究では神経細胞同士の繋ぎ目である「シナプス」の構成分子群に注目し、小脳をモデルとして成熟脳におけるシナプスの改変現象を制御する分子基盤の解明に取り組んだ。成熟後の小脳では、1つのプルキンエ細胞 (PC) に対して1本の登上線維 (CF)がシナプスを形成し、1対1の関係（CFの単一支配様式）を取る。これまでに所属研究室ではCFから分泌されるC1ql1がPCに発現するBAI3に結合することでCFシナプスの形成過程を制御することを見出してきた。本研究課題では、CFの単一支配様式が確立している成熟後の小脳に注目してC1ql1-BAI3の役割を調べた。PCに発現するBAI3の発現量をウイルスベクターを用いて増加させ、電気生理学的手法を用いてPCからCFシナプス応答を記録したところ、1つのPCに対して複数のCFがシナプスを形成する関係 (CFの多重支配様式) に変化することを発見した。更に、CFの走行を組織形態学的に観察したところ、BAI3やC1ql1の発現量を増加させた小脳において、CFの横行性側枝が伸長してシナプスを形成していることが分かった。一方で興味深いことにBAI3欠損マウスのCFにおいてはシナプス数の減少とCFの横行性側枝の伸長が観察された。これらの結果から、成熟小脳において、CF側枝の形態やシナプス数がC1ql1-BAI3シグナルの増減によりダイナミックに変化することが示唆された。本研究では、成熟後の小脳におけるシナプス改変機構に着眼し、確立された1本のCFを制御する分子基盤の一端が示されたと考えられる。また、BAI3は小脳に限らず脳全域に広く発現していることが知られており、C1ql1-BAI3シグナルは小脳以外の脳領域でもシナプスの制御を担っている可能性がある。そのため、本研究で得られた知見は中枢シナプスの形成過程を理解するための足がかりになると考えられる。

在这项研究中，我们专注于突触的组成分子，这些分子是神经元之间的关节，并致力于阐明使用小脑作为模型来调节成熟大脑中突触改变的分子基础。在成熟后小脑中，一个Purkinje Cell（PC）的一个攀岩纤维（CF）形成突触，采用一对一的关系（一种单一的CF统治模式）。到目前为止，我们的实验室已经发现，从CF分泌的C1QL1与PC中表达的BAI3结合，并控制CF突触的形成过程。在这个研究主题中，我们通过关注成熟后小脑来研究C1QL1-BAI3的作用，该小脑已经建立了CF的单个优势模式。使用病毒载体增加了在PC中表达的BAI3的表达水平，并使用电生理技术从PC记录了CF突触反应，我们发现一个PC的多个CF变为突触形成关系（CFS的多重主导模式）。此外，CF旅行的组织形态学观察结果表明，CF的横向侧向在小脑中延伸并形成突触，其中BAI3和C1QL1的表达水平增加。有趣的是，在BAI3缺乏小鼠中，CF观察到了突触数量的减少和CF的瞬时侧向分支的伸长。这些结果表明，在成熟的小脑中，由于C1QL1-BAI3信号的增加或减少，CF分支的突触的形态和突触数量变化。这项研究的重点是成熟后小脑中的突触改变机制，被认为显示了调节单个已建立的CF的分子基础的一部分。众所周知，BAI3不仅在小脑中广泛表达在整个大脑中，而且C1QL1-BAI3信号也可能调节小脑以外的其他大脑区域的突触。因此，本研究中获得的发现被认为是了解中央突触的形成过程的垫脚石。