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Arcたんぱく質と逆シナプスタグ方式

神経細胞の情報伝達効率を調節する新たな分子メカニズムを発見

記憶長期増強LTP)によって形成されると考えられている。

 私たちは、日常で起こった出来事や学習によって得られた知識を、長い間覚えておくことができます。このような長期的な記憶は、脳の神経細胞同士の情報伝達の場であるシナプスの性質が長期的に変化することにより形成・保持されていると考えられています。例えば、あるシナプスに高頻度で入力が起こった後に、そのシナプスにおいて長期的に伝達効率が上昇する現象(長期増強)が知られています。このような長期的なシナプスの性質変化は、長期シナプス可塑性と呼ばれます。神経細胞が状態を変化させる性質を持っていることが、それまでは記憶していなかった事柄を新しく記憶することを可能にするのです。これまでの研究により、シナプスの長期変化には、神経細胞の細胞体で新規遺伝子の発現が必要なことが明らかになっています。



シナプス活動によって引き起こされた新規遺伝子の発現により、Arcたんぱく質が合成され、活動性の低いシナプスへ運ばれ集積されている。

 本研究グループは、ラット脳から取り出して培養した細胞(初代神経培養細胞)や遺伝子改変マウスを材料にして、生化学的手法や蛍光ライブイメージング、大脳組織染色法などの多様な手法を組み合わせて解析を行いました。シナプス活動によって引き起こされた新規遺伝子の発現により、Arcと呼ばれるたんぱく質が合成されることはすでに知られていましたが、そのArcたんぱく質が細胞体からシナプスへ至る動態を世界で初めて解析しました。その結果、Arcたんぱく質は従来考えられていたように活動性の高いシナプスへ選択的に集積されるのではなく、逆に活動性の低いシナプスへ運ばれ集積されていることが明らかになりました



この集積により、活動性の低いシナプスでは、シナプス増強などを防ぐことができる。

 つまり、増強されたシナプスはArcたんぱく質の影響を受けずに強化されたままで残り、一方、活動性の低いシナプスでは意図しないシナプス増強などを防ぐことができます。このようにシナプス間でメリハリをつけて、特定の記憶だけが長期記憶となることが分かりました。



これまで知られていたシナプスタグ方式とは逆のメカニズムによって長期記憶の形成を調節している。

 これまで、脳の長期記憶に関するメカニズムとして、シナプスタグ方式が知られていました。これは、長期的に情報を蓄えるべきシナプスを情報とは関係のないシナプスから見分けるための標識(タグ)が存在し、このタグがあるシナプスにだけ情報保持に必要なたんぱく質が集められていくという説です。今回は、シナプスタグ方式とは逆に情報を伝える必要のないシナプスにArcたんぱく質が集まることから、シナプスタグとは別の性質を持つタグ、すなわち「逆シナプスタグ」が存在すると考えられます。脳ではこのような巧妙な分子メカニズムによって選択的に長期記憶の形成が調節されていると考えられます。



 Arcたんぱく質の不活性シナプスへの選択的集積は、これまで全く知られていなかった新しい動態制御の仕組みであり、シナプスタグ方式と合わせて、今後、記憶・学習の分子メカニズムを解明する上で基本的な概念となるものと思われます。


 

 1つの神経細胞には数千から数万のシナプスが存在していると言われているが、そのうちのどのシナプスが神経細胞の活動電位に貢献してるかがわからなければ、正しい記憶の形成はできない。
 シナプスタグ方式は、ルドゥーの「シナプスが人格をつくる」で知ったが、逆シナプスタグ方式もあるとは。まだほかにもあるかも知れない。LTPは奥が深い。
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tag : Arcたんぱく質 逆シナプスタグ 長期増強 LTP 記憶

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宮城県出身。寅年生まれ。おうし座。B型。左利き。赤緑色盲。たそがれのプログラマー。

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