Research Abstract

生きたニューロンでネイティブなAMPA受容体を可視化するための化学標識法 ブックマーク

Chemical labelling for visualizing native AMPA receptors in live neurons

2017年4月7日 Nature Communications 8 : 14850 doi: 10.1038/ncomms14850 (2017)
生きたニューロンでネイティブなAMPA受容体を可視化するための化学標識法
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シナプス後部位では、神経伝達物質受容体の場所と数が動的に制御されている。しかし、受容体の出入りや増減を可視化するのに現在使われている方法は、遺伝子改変をした受容体をニューロンに導入する方法で、元々の受容体のプロセシングや正常機能が損なわれてしまう可能性がある。今回、認知機能に不可欠なα-アミノ-3-ヒドロキシ-5-メチル-4-イソキサゾールプロピオン酸型グルタミン酸受容体(通称AMPA型グルタミン酸受容体、AMPAR)を、遺伝子操作を行わずネイティブなまま可視化する強力な方法を開発したので報告する。この方法は、選択的なリガンド-タンパク間認識を利用した共有結合形成に基づくもので、AMPAR修飾(CAM)試薬を用いて、低分子の蛍光発色団をAMPARに修飾する。CAM試薬の高い浸透性により、ネイティブなAMPARを抗体では染色不可能な脳組織の奥深くまで、受容体機能に影響することなく可視化できる。またCAM試薬は、培養ニューロンや海馬切片で、内在的なAMPARの拡散動態を計測するのにも使えるので、多くの神経疾患や精神疾患に関与するAMPARの動態を検証するのに役立つと期待される。

Sho Wakayama, Shigeki Kiyonaka, Itaru Arai, Wataru Kakegawa, Shinji Matsuda, Keiji Ibata, Yuri L. Nemoto, Akihiro Kusumi, Michisuke Yuzaki and Itaru Hamachi

Corresponding Authors

清中茂樹
京都大学大学院 工学研究科 合成・生物化学専攻

浜地格
京都大学大学院 工学研究科 合成・生物化学専攻

The location and number of neurotransmitter receptors are dynamically regulated at postsynaptic sites. However, currently available methods for visualizing receptor trafficking require the introduction of genetically engineered receptors into neurons, which can disrupt the normal functioning and processing of the original receptor. Here we report a powerful method for visualizing native α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid (AMPA)-type glutamate receptors (AMPARs) which are essential for cognitive functions without any genetic manipulation. This is based on a covalent chemical labelling strategy driven by selective ligand-protein recognition to tether small fluorophores to AMPARs using chemical AMPAR modification (CAM) reagents. The high penetrability of CAM reagents enables visualization of native AMPARs deep in brain tissues without affecting receptor function. Moreover, CAM reagents are used to characterize the diffusion dynamics of endogenous AMPARs in both cultured neurons and hippocampal slices. This method will help clarify the involvement of AMPAR trafficking in various neuropsychiatric and neurodevelopmental disorders.

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