運動の記憶や学習を担う神経回路に必須なたんぱく質を発見

共同発表:運動の記憶や学習を担う神経回路に必須なたんぱく質を発見~記憶障害や精神疾患の解明と治療法に道~より 
平成27年1月22日

科学技術振興機構(JST)
慶應義塾大学 医学部
運動の記憶や学習を担う神経回路に必須なたんぱく質を発見
~記憶障害や精神疾患の解明と治療法に道~
ポイント
「記憶や学習の場」と考えられているシナプスの形成・維持・除去の仕組みは十分に解明されていなかった。
C1ql1というたんぱく質が記憶・学習機能に重要な神経回路の強化・維持に必須であることが分かった。
記憶障害や精神疾患の原因解明と治療法開発に役立つことが期待できる。
JST 戦略的創造研究推進事業において、慶應義塾大学 医学部 生理学教室の柚﨑 通介 教授と掛川 渉 専任講師らは、神経回路が選択的に形成・維持されるのに必須なたんぱく質を発見しました。

私たちの脳の中では、無数の神経細胞が「シナプス注1)」を介して互いに結合し、記憶・学習注2)に必要な神経回路を形成しています。近年、発達障害や精神疾患の原因の1つとしてシナプスを基盤とした神経回路の障害が疑われています。しかしシナプスがどのようにして形成、維持、あるいは除去されるのかについては、未解明な点が数多く残されています。

本研究グループは、マウスを用いた実験により、神経細胞が分泌するC1ql1(シーワンキューエル1)注3)と呼ばれるたんぱく質が、生後発達時の小脳において正しいシナプスを選択的に強化することを発見しました。また、成熟後にC1ql1を除去すると、いったん形成されたシナプスが失われ、小脳神経回路による運動学習が著しく障害されることが分かりました。

C1ql1に類似したたんぱく質は小脳以外のさまざまな脳部位にも存在し、それぞれの神経回路において機能すると考えられます。このため、本研究の成果は、記憶障害や精神疾患の原因解明と治療法開発に役立つことが期待されます。

本研究は、JSTの課題達成型基礎研究の一環として、新潟大学の崎村 健司 教授、北海道大学の渡辺 雅彦 教授、英国オックスフォード大学のラドゥ アリセスク 博士と共同で行ったものです。

本研究成果は、2015年1月21日(米国東部時間)に米国科学誌「Neuron」のオンライン速報版で公開されます。

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図3 登上線維シナプス回路の生後発達変化
生後間もないプルキンエ細胞は複数本の弱い登上線維によって結合されているが、その後、登上線維間で入力の強弱が生じ(機能分化)、強い線維のみがプルキンエ細胞の細胞体から樹状突起(上方)に移動し、強化されていく(強化)。一方、弱い登上線維はしだいに刈り込まれ(除去)、最終的に、成熟期のプルキンエ細胞には1本の強力な登上線維のみが支配するようになる(維持)。


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