学習能力におけるノエリンタンパク質の新たな役割

フライブルク大学医学部のベルント・ファクラー博士（Prof. Dr. Bernd Fakler）を中心とするドイツ・アメリカの研究チームは、哺乳動物の脳における学習と記憶形成におけるNoelin1-3タンパク質の大きな影響を明らかにしました。この詳細な研究の結果は、2023年8月16日にCell Pressが発行するNeuron誌に掲載されました。

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筆頭著者は、フライブルクの生理学研究所のサミ・ブドカジ博士（Dr. Sami Boudkkazi）とヨッヘン・シュヴェンク博士（Dr. Jochen Schwenk）、およびアメリカの国立衛生研究所のナオキ・ナカヤ博士（Dr. Naoki Nakaya）です。公開されている論文のタイトルは「A Noelin-Organized Extracellular Network of Proteins Required for Constitutive and Context-Dependent Anchoring of AMPA-Receptors（ノエリンが組織する細胞外ネットワークのタンパク質は、AMPA受容体の固有および文脈依存的な固定に必要です）」となっています。

脳のより深い理解が確立

脳の興奮性シナプスの主要な神経伝達物質受容体であるAMPA受容体の組み立てと機能には少なくとも40のタンパク質が必要です。過去10年間で、ファクラー博士の研究グループはこれらの構成要素の大半の機能的意義を解明してきましたが、一部の構成要素の機能はまだ解明されていませんでした。これら未知のタンパク質には、すべての脊椎動物に高度に保存されているNoelins1-3という分泌タンパク質の家族が含まれます。

「私たちは、ノエリン1-3タンパク質の標的削除を持つマウスの脳内のAMPA受容体を調査しました。このノックアウト動物は、アメリカの国立衛生研究所のスタニスラフ・トマレフ博士（Dr. Stanislav Tomarev）が率いるチームによって生成されました」と、研究リーダーのファクラー博士は述べています。彼は主要な結果を以下のようにまとめています。「ノエリンはテトラマーとして組み立てられ、AMPA受容体をノイレキシン1やノイリチン1などのアンカータンパク質に結びつけ、細胞膜内での受容体を安定化させます。ノエリン1-3は、神経細胞の活動依存性のシナプス可塑性の確立に責任があります。彼らは脳内のAMPA受容体の分布と動態を制御する『ユニバーサルアンカー』として機能します。」

これらの結果は、ノエリンがなければシナプスはほとんど学習することができないという結論を推進するだけでなく、これらの分泌タンパク質の欠如は長期間にわたってニューロンの機能と形態の両方に深刻な負の影響を及ぼすことを示しています。ファクラー博士は次のように述べています。「私たちの仕事は、ニューロンの複雑さが減少し、一部の機能が不可能になることを示しています。これらの変更が高次脳機能にどのような影響を及ぼすかはまだわかりません。」

他の分野の基礎研究にとっての基本的な発見

この国際的な研究の結果が人間の脳に完全に適用されるわけではないかもしれませんが、ファクラー博士は次のように述べています。「しかし、AMPA受容体はほとんどネズミと人間の間で同一であると考えられます。したがって、私はノエリンのアクションに関する私たちの発見がヒトの基礎研究に貢献する可能性が高いと楽観的に考えています。さらに、他の分野の科学者は、ニューロン間の可塑性の度合いを説明したり、ニューラルネットワークの操作やその情報処理についての結論を導き出すために、私たちの結果を使用することができるでしょう。」

[News release] [Neuron article]

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