抗体遺伝子を用いた神経機能解析法の開発

• Project/Area Number: 13780608
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Nerve anatomy/Neuropathology
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 樺山 博之 理化学研究所, 発生神経生物研究チーム, 基礎科学特別研究員 (10332339)
• Project Period (FY): 2001 – 2002
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2002)
• Budget Amount: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2002: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2001: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: 抗体遺伝子 / 神経突起伸長 / 神経伝達物質の放出機構 / シナプトタグミン / 成長円錐 / 神経伝達物質放出

Research Abstract

シナプトタグミン1はシナプス小胞に局在する膜タンパクで、Ca2+依存性の神経伝達物質の放出過程を制御する。また、シナプトタグミン1は神経突起伸長時の成長円錐小胞にも局在する。本研究は今までにカルシウム依存性の神経伝達物質放出に関与するシナプトタグミンの機能ドメインであるC2Aドメインに対する抗体遺伝子を単離ずみで、その細胞内発現により神経突起伸長を抑制出来る事を示していた。しかしこの阻害活性が、シナプトタグミンのC2Aドメインに抗体が結合することによるかを明らかにするためには、C2Aドメインに結合できない変異型抗体遺伝子の単離が必要であった。そこでPCRを用いた突然変異導入法により、シナプトタグミンのC2Aドメインに結合できない変異抗体遺伝子を単離した。シナプトタグミン1/2はカルシウム依存性の神経伝達物質の放出過程を制御する分子であるが、この機能を単離した抗体遺伝子が抑制するかをPC12細胞を用いて検討した。変異型抗体遺伝子と比較して、有為にカルシウム依存性の神経伝達物質の放出過程を阻害することが明かとなった。抗体遺伝子はGFP融合蛋白質として発現が可能であり、また、これら抗体遺伝子を神経細胞特異的であるp35プロモーターを用いて初代培養DRGニューロンに安定に発現させることが可能になった。野生型抗体遺伝子の発現は変異型と比べ有為に神経突起伸長を阻害する事が分かり、これらの抗体遺伝子がシナプトタグミンの機能解析のための強力なツールとなる事が明かとなった。神経突起伸長には細胞膜の膜面積の増大が必要とされる。この膜面積の増大には恒常的な成長円錐小胞の細胞膜への融合が関与するとされており、この過程をシナプトタグミン1/2のC2Aドメインが制御している可能性が考えられる。従って、上記の抗体遺伝子を用いた解析法は機能が既知の分子の新たな機能を探索するうえで非常に有効であると考えられ、今後様々な分子の機能解析に応用されると期待される。