岡昌吾 医学研究科教授、森瀬譲二 同助教、鈴木健一 岐阜大学教授（高等研究院 物質−細胞統合システム拠点（iCeMS＝アイセムス）客員教授）、楠見明弘 沖縄科学技術大学院大学教授（iCeMS客員教授）らの研究グループは、脳の記憶と学習に重要な働きをするタンパク質分子であるAMPA型グルタミン酸受容体が働くときに、どのように分子が組み立てられて働くのかを解明しました。
この受容体は、神経細胞同士の連絡を担うシナプスという部分で働きます。受容体は4つのパーツからできており、細胞は各パーツを4種から選ぶことができるので、用途に応じて最大256種の組合せが可能です。従来この分子組立は細胞内で起こり、違う用途の受容体を作るには新たな合成が必要だという不便な仕組みがあるものと信じられていました。
しかし、本研究によって受容体の4つのパーツは0.1秒ほどでバラバラになり、それらがまたすぐに違うパーツと集まって4個で受容体を作って0.1秒間働き、またすぐにバラバラになるということを繰り返す、という驚くべき仕組みで働いていることが明らかになりました。この仕組みを使うことで、神経細胞は環境変化や刺激に応じて、ただちに適した受容体をシナプスで作ることができます。また、4つのパーツに分けて運ぶことでシナプスに受容体を集めるのも素早くなることが分かりました。このような新事実の解明は、分子を1個ずつの分解能で観察して追跡するという新たな手法（1蛍光分子イメージング法）によって可能になりました。
AMPA型グルタミン酸受容体はてんかん発作の原因分子としても知られ、受容体のチャネル活性を制御する拮抗剤も治療薬として注目されています。本研究成果により、学習記憶の分子機構の理解や、関連する疾患への新たな治療薬の開発につながることが期待されます。
本研究成果は、2019年11月20日に、国際学術誌「Nature Communications」のオンライン版に掲載されました。
図：本研究の概要図
詳しい研究内容について
書誌情報
【DOI】 https://doi.org/10.1038/s41467-019-13229-8
【KURENAIアクセスURL】 http://hdl.handle.net/2433/244829
Jyoji Morise, Kenichi G. N. Suzuki, Ayaka Kitagawa, Yoshihiko Wakazono, Kogo Takamiya, Taka A. Tsunoyama, Yuri L. Nemoto, Hiromu Takematsu, Akihiro Kusumi and Shogo Oka (2019). AMPA receptors in the synapse turnover by monomer diffusion. Nature Communications, 10, 5245.
- 日刊工業新聞（11月27日 25面）に掲載されました。
