国立大学法人東海国立大学機構 黑料网大学院工学研究科の清中 茂樹 教授、曽我 恭平 博士前期課程学生、京都大学大学院工学研究科の浜地 格 教授、小島 憲人 博士後期課程学生、白岩 和樹 博士後期課程学生らは、記憶や学習に必須でありながら、その異常は脳卒中などの疾患の原因ともなってしまう、脳内タンパク質のグルタミン酸受容体に対して、蛍光色素などの目印を迅速につける（蛍光標識する）手法を開発しました。
脳内において、グルタミン酸受容体は記憶や学習に関わる重要なタンパク質で、その代表例として、AMPA受容体やNMDA受容体が知られています。グルタミン酸受容体の神経細胞内での動きを知ることは、記憶のメカニズム解明だけでなく、神経疾患の診断方法などにもつながります。そのためには、神経細胞の受容体に蛍光の標識をつけて、記憶の強化や減弱に伴う受容体の発現量の変化を解析できる技術の開発が不可欠です。これまでに、蛍光タンパク質（2008年下村脩 先生らのノーベル化学賞）を使ってAMPA受容体やNMDA受容体を蛍光標識する技術が開発されています。しかし、蛍光タンパク質を用いた方法では、多くの場合において新たに蛍光タンパク質を標識した受容体を遺伝子工学的に神経細胞内に強制発現させる必要があるだけでなく、蛍光タンパク質のサイズが大きいために受容体の本来の機能を阻害することも問題となっていました。そのような背景のもと、本研究グループは、2017年にAMPA受容体に対して蛍光の標識をつけることができる小分子化合物を見いだしました。しかし、蛍光標識には２~４時間の時間を必要としたため、受容体の動きの定量的な観察には問題を抱えていました。もし、迅速に蛍光標識することができれば、任意のタイミングで定量的に観察することが可能となります。
今回、础惭笔础受容体および狈惭顿础受容体に対して选択的に目印をつけられる新たな有机小分子化合物を开発し、２词３分と従来法に比べて６０分の１以下の时间で蛍光标识を実现しました。この手法を用いることで、神経细胞での础惭笔础受容体および狈惭顿础受容体の动きの定量解析に成功し、モデル动物细胞に発现させた场合に比べて、受容体タンパク质の寿命が约６倍と大幅に长くなることを见いだしました。また、この迅速な蛍光标识技术により、神経细胞内では础惭笔础受容体が効率的に细胞膜と细胞内を行き来（リサイクリング）することも明らかにしました。今后、この蛍光标识技术を用いて受容体の动きを详细に可视化することで、记忆や学习の脳高次机能の解明だけでなく、神経疾患や精神疾患の原因解明や新たな诊断方法の开発につながることが期待されます。
本研究成果は、2021年2月5日に国際学術誌「Nature Communications」のオンライン版で公開されました。
?记忆の分子メカニズムを解明するために、神経伝达物质受容体に対して迅速に目印をつける方法が求められていた。
?记忆や学习に必须のグルタミン酸受容体にわずか数分で蛍光の目印をつける方法を开発し、グルタミン酸受容体の动きを定量的に评価することに成功した。
?この蛍光标识技术では受容体の动きを详细に可视化できるので、グルタミン酸受容体の异常で起こる脳卒中などの神経疾患や精神疾患の原因解明、および新たな诊断技术开発への応用が期待される。
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タイトル：Ligand-directed two-step labeling to quantify neuronal glutamate receptor trafficking（グルタミン酸受容体の動態の定量化を可能とするリガンド指向性２ステップラベル化法）
著 者：小島 憲人、白岩 和樹、曽我 恭平、堂浦 智裕、髙遠 美貴子、小松 和弘、柚﨑 通介、浜地 格、清中 茂樹
掲 載 誌：Nature Communications
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