脳が活発に働くときにつくられるタンパク質を発見 -記憶のつくり方の解明や記憶障害の治療法への貢献に期待-

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2026-07-23 理化学研究所,新潟大学

理化学研究所と新潟大学の共同研究グループは、神経活動が活発になった神経細胞だけで新たに合成されるタンパク質を網羅的に解析できる新しいRibo-seq技術を開発した。海馬組織で活動した神経細胞のリボソームのみを選択的に回収・解析することで、学習や記憶に関与するFosやArcを含む399種類のタンパク質の翻訳増加を確認したほか、従来はタンパク質を産生しないと考えられていた非翻訳領域や非コードRNAから、多数のマイクロペプチドが産生されることを明らかにした。特に「Egr1-uORF」と呼ばれる新規マイクロペプチドは、神経活動に応じて迅速に合成され、細胞内小器官であるペルオキシソームに局在して機能することを初めて発見した。この成果は、記憶形成を支える分子機構の理解を大きく前進させるとともに、認知症やうつ病など神経疾患における翻訳異常の解明や、新たな診断・治療標的の探索につながることが期待される。

脳が活発に働くときにつくられるタンパク質を発見 -記憶のつくり方の解明や記憶障害の治療法への貢献に期待-
脳が活発に働くときにつくられるタンパク質を調べる本研究の概要

<関連情報>

活動依存的なリボソームプロファイリングにより、脳組織における標準的および非標準的翻訳の全体像が明らかになる Activity-dependent ribosome profiling reveals the landscape of canonical and non-canonical translation in brain tissue

Nayan Suryawanshi,Hitoshi Uchida,Ryo Endo,Kai Sato,Daisuke Satoh,Kazuya Tsumagari,Koshi Imami,Takayasu Mikuni & Motomasa Tanaka
Nature Communications  Published:23 July 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-026-74968-z

Abstract

Neural activity-dependent translation is essential for synaptic plasticity and diverse brain functions. Translation involves not only canonical main open reading frames (mORFs) but also upstream ORFs (uORFs), which may regulate mORF expression. However, due to technical limitations, systematic investigation of activity-dependent uORFs and mORFs in brain tissues remains challenging. Here, we developed a ribosome tagging and purification strategy that bypasses the prolonged turnover of ribosomal proteins, enabling ribosome profiling with one-hour temporal resolution after neural stimulation. Applying this strategy to mouse hippocampal slices undergoing long-term potentiation, we identify hundreds of activity-induced mORFs and uORFs, including a previously unknown uORF from Egr1. We demonstrate that this Egr1-uORF translation is tightly regulated by neuronal activity, and its encoded peptide interacts with peroxisomal machinery, suggesting a potential link between synaptic stimulus and peroxisome biology. This study provides a useful technique and resources for deciphering molecular mechanisms underlying activity- and translation-dependent brain functions in health and disease.

細胞遺伝子工学
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