分子の「記憶」機構が記憶形成に寄与することを発見(How molecules can ‘remember’ and contribute to memory)

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2025-05-20 リンショーピング大学

スウェーデンのリンショーピング大学の研究チームは、脳内のカルシウムイオンチャネル「CaV2.1」が、過去の神経活動を「記憶」する分子メカニズムを解明しました。このチャネルは、電気信号の強度や持続時間に応じて約200通りの構造変化を起こし、持続的な刺激を受けると開口能力が低下します。これにより、神経伝達物質の放出が減少し、シナプス伝達が弱まることで、シナプスの可塑性や記憶形成に寄与すると考えられます。この「分子の記憶」は、数秒間持続し、長期的には神経回路の再構築や不要なシナプスの除去など、記憶の固定化に関与する可能性があります。研究は、カエルの卵細胞を用いた実験で行われ、CaV2.1チャネルの構造変化が詳細に観察されました。この発見は、神経疾患の新たな治療標的としての可能性も示唆しています。

<関連情報>

ヒトのCaV2.1チャネルの可用性は豊富なコンフォメーションパレットに支えられている A rich conformational palette underlies human CaV2.1-channel availability

Kaiqian Wang,Michelle Nilsson,Marina Angelini,Riccardo Olcese,Fredrik Elinder & Antonios Pantazis
Nature Communications  Published:23 April 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-025-58884-2

分子の「記憶」機構が記憶形成に寄与することを発見(How molecules can ‘remember’ and contribute to memory)

Abstract

Depolarization-evoked opening of CaV2.1 (P/Q-type) Ca2+-channels triggers neurotransmitter release, while voltage-dependent inactivation (VDI) limits channel availability to open, contributing to synaptic plasticity. The mechanism of CaV2.1 response to voltage is unclear. Using voltage-clamp fluorometry and kinetic modeling, we optically track and physically characterize the structural dynamics of the four CaV2.1 voltage-sensor domains (VSDs). The VSDs are differentially sensitive to voltage changes, both brief and long-lived. VSD-I seems to directly drive opening and convert between two modes of function, associated with VDI. VSD-II is apparently voltage-insensitive. VSD-III and VSD-IV sense more negative voltages and undergo voltage-dependent conversion uncorrelated with VDI. Auxiliary β-subunits regulate VSD-I-to-pore coupling and VSD conversion kinetics. Hence, the central role of CaV2.1 channels in synaptic release, and their contribution to plasticity, memory formation and learning, can arise from the voltage-dependent conformational changes of VSD-I.

医療・健康
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