Roles of PSD lattice on PSD formation and its plastic change

PSD晶格对PSD形成及其塑性变化的作用

• 批准号: 22K06428
• 负责人: 鈴木 龍雄
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Shinshu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K06428/
• 关键词: PSD; PSD lattice; structure; tubulin; microtubule; synaptic plasticity; synaptogenesis; structural plasticity; シナプス後肥厚部; 可塑性; シナプス構造

申請者らが確立した精製法によって得られたPSD lattice (以下 PSDL)を用いて、 PSDの構造可塑性のメカニズム解明を目指した。PSDに内在するtubulinが関与して LTP発現に関わっている可能性の検証を進めた。 PSDにおけるtubulinの存在形態は微小管ではないことは申請者らが明らかにしているが、その具体的生理機能は不明のままである。PSDにはLTP発現時に一過性にspine headに侵入する微小管が接触すると想定されている。本計画では、まずこの一時的な PSD-微小管相互作用に PSDL tubulinが関与している可能性の検証を目指した。まず、in vitroでのPSDLと tubulin/microtubule 相互作用系を構築した。 電顕用グリッドに貼った formvar膜にPSDLを固定し、 tubulin重合中の液滴と接触させて、経時的にサンプルを固定し、ネガティブ染色後、観察を行った。その結果、PSDLが 形成されつつある微小管と接触している詳細な電顕画像が得られた。また、精製 tubulin標品中に PSDL様の構造が生じていること、それが微小管と PSDLと類似の相互作用を行っていることが明らかになった。このことは、外部 tubulinとの相互作用において PSDL内 tubulinが中心的な役割を担っていること示唆するものである。さらに、PSDとtubulin との相互作用についても解析を行い、 PSDL同様の対tubulin相互作用を行っていることが明らかになった。以上の結果は、tubulinが主体となって形成される特殊骨格PSDLが PSDの構造基盤となっているという申請者らの主張と矛盾しないことが明らかになった。

利用申请人建立的纯化方法获得的PSD晶格（PSDL），我们旨在阐明PSD的结构塑性机制。我们研究了 PSD 内源微管蛋白参与 LTP 表达的可能性。尽管申请人已经澄清PSD中存在的微管蛋白的形式不是微管，但其具体的生理功能仍然未知。假设短暂侵入脊柱头部的微管在 LTP 表达期间与 PSD 接触。在这个项目中，我们首先旨在验证 PSDL 微管蛋白参与这种暂时的 PSD-微管相互作用的可能性。首先，我们构建了体外 PSDL 和微管蛋白/微管相互作用系统。 将PSDL固定在附着于电子显微镜网格的Formvar膜上，通过在微管蛋白聚合过程中与液滴接触来随时间固定样品，并在负染色后进行观察。结果，获得了与形成的微管接触的 PSDL 的详细电子显微镜图像。研究还表明，纯化的微管蛋白制剂中存在 PSDL 样结构，并且它们以类似于 PSDL 的方式与微管相互作用。这表明 PSDL 内的微管蛋白在与外部微管蛋白的相互作用中发挥着核心作用。此外，我们分析了PSD和微管蛋白之间的相互作用，发现PSD与微管蛋白的相互作用方式与PSDL相同。显然，上述结果与申请人的主张并不矛盾，即主要由微管蛋白形成的特殊骨架PSDL是PSD的结构基础。