BRAIN and NERVE－神経研究の進歩63巻1号

2011年01月発行

総説

興奮性シナプスの形成と維持の分子メカニズム

著者： 根東覚¹ 岡部繁男¹

所属機関： ¹東京大学大学院医学系研究科神経細胞生物学分野

ページ範囲：P.51 - P.58

文献概要

はじめに

　シナプスはいったん形成されると生涯を通じて保たれる構造ではなく，状況に応じて変化し続ける。例えば大脳皮質では外界からの知覚入力に応じて皮質内の神経回路にリモデリングが起こることはよく知られており，この回路変化の基礎にはシナプスの変化が存在する。一方で統合失調症や神経変性疾患のような病態ではシナプスの形態・機能異常が報告されている。神経回路の形成およびその異常を理解するためには，さまざまな方法論が必要であるが，特に神経細胞間での情報伝達に必須の構造であるシナプスに局在する分子の動態を知ることは不可欠と考えられる。

　本稿では，シナプスの構造とシナプスを構成する蛋白分子についての概説に引き続き，われわれの研究室で取り組んでいるシナプス形成と維持に関する研究を紹介する。中枢神経系の化学シナプスは興奮性と抑制性の2種類に大別されるが，本稿では興奮性シナプスについて取り上げる。特に断りのない限り，本文中の「シナプス」は「興奮性シナプス」のことを意味する。

参考文献

1) Okabe S: Molecular anatomy of the postsynaptic density. Mol Cell Neurosci 34: 503-518, 2007

2) El-Husseini AE, Schnell E, Chetkovich DM, Nicoll RA, Bredt DS: PSD-95 involvement in maturation of excitatory synapses. Science 290: 1364-1368, 2000

3) Durand CM, Betancur C, Boeckers TM, Bockmann J, Chaste P, et al: Mutations in the gene encoding the synaptic scaffolding protein SHANK3 are associated with autism spectrum disorders. Nat Genet 39: 25-27, 2007

4) Berkel S, Marshall CR, Weiss B, Howe J, Roeth R, et al: Mutations in the SHANK2 synaptic scaffolding gene in autism spectrum disorder and mental retardation. Nat Genet 42: 489-491, 2010

5) Szumlinski KK, Lominac KD, Kleschen MJ, Oleson EB, Dehoff MH, et al: Behavioral and neurochemical phenotyping of Homer1 mutant mice: possible relevance to schizophrenia. Genes Brain Behav 4: 273-288, 2005

6) Okabe S, Kim HD, Miwa A, Kuriu T, Okado H: Continual remodeling of postsynaptic density and its regulation by synaptic activity. Nat Neurosci 2: 804-811, 1999

7) Okabe S, Miwa A, Okado H: Spine formation and correlated assembly of presynaptic and postsynaptic molecules. J Neurosci 21: 6105-6114, 2001

8) Ahmari SE, Buchanan J, Smith SJ: Assembly of presynaptic active zones from cytoplasmic transport packets. Nat Neurosci 3: 445-451, 2000

9) Friedman HV, Bresler T, Garner CC, Ziv NE: Assembly of new individual excitatory synapses: time course and temporal order of synaptic molecule recruitment. Neuron 27: 57-69, 2000

10) Ebihara T, Kawabata I, Usui S, Sobue K, Okabe S: Synchronized formation and remodeling of postsynaptic densities: long-term visualization of hippocampal neurons expressing postsynaptic density proteins tagged with green fluorescent protein. J Neurosci 23: 2170-2181, 2003

11) Washbourne P, Bennett JE, McAllister AK: Rapid recruitment of NMDA receptor transport packets to nascent synapses. Nat Neurosci 5: 751-759, 2002

12) McAllister AK: Dynamic aspects of CNS synapse formation. Annu Rev Neurosci 30: 425-450, 2007

13) Kuriu T, Inoue A, Bito H, Sobue K, Okabe S: Differential control of postsynaptic density scaffolds via actin-dependent and -independent mechanisms. J Neurosci 26: 7693-7706, 2006

14) Sugiyama Y, Kawabata I, Sobue K, Okabe S: Determination of absolute protein numbers in single synapses by a GFP-based calibration technique. Nat Methods 2: 677-684, 2005

15) Chen X, Vinade L, Leapman RD, Petersen JD, Nakagawa T, et al: Mass of the postsynaptic density and enumeration of three key molecules. Proc Natl Acad Sci U S A 102: 11551-11556, 2005