デルタ2グルタミン酸受容体のNTDを介する新しい活性化様式の解明

• Project/Area Number: 20021004
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: 平井 宏和 Gunma University, 大学院・医学系研究科, 教授 (70291086)
• Project Period (FY): 2008 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥7,600,000 (Direct Cost: ¥7,600,000); Fiscal Year 2009: ¥3,800,000 (Direct Cost: ¥3,800,000); Fiscal Year 2008: ¥3,800,000 (Direct Cost: ¥3,800,000)
• Keywords: プルキンエ細胞 / グルタミン酸受容体 / トランスジェニックマウス / デルタ2 / 小脳

Research Abstract

自然発症運動失調マウスHotfoot5Jは、デルタ2グルタミン酸受容体(delta2受容体)遺伝子の変異により、delta2受容体が欠損する。そのためノックアウトマウスと同じフェノタイプ、すなわち、小脳LTD誘導の障害、平行線維-プルキンエ細胞シナプスの放出確立の減少、登上線維によるプルキンエ細胞の多重支配の残存と強い小脳失調が観察される。レンチウイルスベクターを用いてHotfoot5Jマウスの小脳プルキンエ細胞に野生型delta2受容体遺伝子を導入することで、運動失調をはじめとする異常がレスキューできるのかを検討した。生後6日のHotfoot5Jマウス小脳にdelta2受容体発現レンチウイルスベクターを接種し、4週後にロータロッドにて運動能力を評価したところ、顕著な運動失調の改善が認められた。パッチクランプ解析では、LTD誘導の障害、PPF比の増大、プルキンエ細胞多重支配の残存のすべてが完全に回復していた。このように、レンチウイルスベクターを用いた遺伝子治療により、運動失調マウスHotfoot5Jの異常を大きく改善させることに成功した。
次に、delta2受容体のどのドメインがdelta2受容体のどの機能に重要であるのかを決定するために、delta2受容体のさまざまな部分欠損体や他のイオン透過型グルタミン酸受容体とのキメラ体を作製した。これらのコンストラクトをレンチウイルスベクターを用いて、delta2受容体欠損Hotfoot5Jマウスのプルキンエ細胞に発現させた。その結果、N末端ドメインとC末端ドメインを1つの膜貫通ドメインでつないだコンストラクトにより、運動失調をはじめ、ほぼすべての異常がレスキューされた。以上の結果から、delta2受容体はアミノ酸リガンド結合ドメインに加えてチャネルポアがなくとも、十分機能を果たすことが明らかとなった。

Research Products

• [Journal Article] High transgene expression by lentiviral vectors causes maldevelopment of Purkinje cells in vivo (2010)
  • Author(s): Sawada Y, Kajiwara G, Iizuka A, Takayama K, Shuvaev A, Koyama C, Hirai H
  • Journal Title: The Cerebellum (In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Rescue of abnormal phenotypes in delta2 glutamate receptor-deficient mice by the extracellular N-terminal and intracellular C-terminal domains of the delta2 glutamate receptor (2009)
  • Author(s): Iizuka A, Takayama K, Torashima T, Yamasaki M, Koyama C, Mitsumura K, Watanabe M, Hirai H.akayama K, Torashima T, Horiuchi H, Hirai H
  • Journal Title: Neurobiology of Disease 35 Pages: 457-465
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Rescue of abnormal phenotypes in delta2 glutamate receptor-deficient mice by the extracellular N-terminal and intracellular C-terminal domains of the delta2 glutamate receptor (2009)
  • Author(s): Torashima T, Iizuka A, Horiuchi H, Mitsumura K, Yamasaki M, Koyama C, Takayama K, Iino M, Watanabe M, Hirai H
  • Journal Title: European Journal of Neuroscience 30 Pages: 355-365
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ウイルスベクターを用いた成熟マウス小脳皮質への遺伝子導入法 (2009)
  • Author(s): 平井宏和
  • Journal Title: 実験医学 27 Pages: 499-506
• [Journal Article] Purkinje-cell-preferential transduction by lentiviral vectors with the murine stem cell virus promoter. (2008)
  • Author(s): Takayama K, Torashima T , Horiuchi H, Hirai H
  • Journal Title: Neuroscience Letters 443 Pages: 7-11
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Lentiviral vector-mediated rescue of cerebellar ataxia in a mouse model of spinocerebellar ataxia (2009)
  • Author(s): 平井宏和
  • Organizer: Annual Meeting of Chinese Medical Association
  • Place of Presentation: Taipei Veterans General Hospital, Taipei, Taiwan
  • Year and Date: 2009-11-01
• [Presentation] Lentivector-mediated rescue from cerebellar ataxia in a mouse model of spinocerebellar ataxia (2009)
  • Author(s): 平井宏和
  • Organizer: 5th International Symposium on Genomic Medicine of CCH
  • Place of Presentation: Changhua Christian Hospital, Taichung, Taiwan
  • Year and Date: 2009-10-31
• [Presentation] 高力価レンチウイルスベクターの感染が小脳プルキンエ細胞の発達におよぼす影響の検討 (2009)
  • Author(s): 澤田悠輔, 梶原剛, 寅嶋崇, 高山清彦, 堀内始, 飯塚朗, 三ツ村一浩, 平井宏和
  • Organizer: 第32回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場(名古屋)
  • Year and Date: 2009-09-16
• [Presentation] レンチウイルスベクターを用いた遺伝性運動失調マウスの機能回復 (2009)
  • Author(s): 飯塚朗, 寅嶋崇, 三ツ村一浩, 小山知穂, 飯野昌枝, 平井宏和
  • Organizer: 第32回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場(名古屋)
  • Year and Date: 2009-09-16
• [Presentation] 機能ドメインを土台としたδ2グルタミン酸受容体研究の進展 (2009)
  • Author(s): 平井宏和, 寅嶋崇, 飯塚朗
  • Organizer: 第32回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場(名古屋)
  • Year and Date: 2009-09-16
• [Presentation] Rescue of abnormal phenotypes in σ2 glutamate-receptor-null mice by the extracellular N-terminal domain (2009)
  • Author(s): Torashima T, Iizuka A, Horiuchi H, Mitsumura K, Yamazaki M, Koyama C, Takayama K, Iino M, Watanabe M, Hirai H
  • Organizer: 第36回国際生理学会世界大会
  • Place of Presentation: 京都国際会議場(京都)
  • Year and Date: 2009-07-28
• [Presentation] Purkinje-cell-selective transduction by the MSCV promoter incorporated in lentiviral vectors (2008)
  • Author(s): KIYOHIKO TAKAYAMA, TAKA SHI TORASHIMA, HAJIME HO RIUCHI, HIROKAZU HIRAI
  • Organizer: 北米神経科学学会
  • Place of Presentation: Washington DC
  • Year and Date: 2008-11-19
• [Presentation] レンチウイルスベクターを用いた神経科学研究と遺伝子治療 (2008)
  • Author(s): 平井宏和
  • Organizer: 「生体調節シグナルの統合的研究」第3回合同シンポジウム
  • Place of Presentation: 秋田
  • Year and Date: 2008-10-17
• [Presentation] レンチウイルスベクターを用いたプルキンエ細胞選択的なGFP発現 (2008)
  • Author(s): 高山清彦、寅嶋崇、堀内始・平井宏和
  • Organizer: 第31回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2008-07-11
• [Presentation] レンチウイルスベクターを用いたδ2グルタミン酸受容体欠損マウスのレスキュー (2008)
  • Author(s): 飯塚朗、三ツ村一浩、飯野昌枝、寅嶋崇、小山知穂、平井宏和
  • Organizer: 第31回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2008-07-10
• [Presentation] レンチウイルスベクターの進歩中枢神経系の病態生理解明と脳神経疾患の遺伝子治療への応用 (2008)
  • Author(s): 平井宏和
  • Organizer: 第31回日本神経科学大会(シンポジウム)
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2008-07-09
• [Remarks]
  • URL: http://synapse.dept.med.gunma-u.ac.jp/index.html