てんかんにおける神経伝達物質放出機構の素過程の異常の解明

• Project Area: Intracellular logistics: interdisciplinary approaches to pathophysiology of membrane traffic
• Project/Area Number: 21113518
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 山本 泰憲 神戸大学, 医学研究科, 助教 (30467659)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000); Fiscal Year 2010: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2009: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
• Keywords: 神経伝達物質 / シナプス小胞 / エキソサイトーシス / SNARE / トモシン / 膜融合 / 小胞融合

Research Abstract

てんかんの原因のひとつとして、シナプス伝達の亢進が知られている。従って神経伝達物質の放出機構を明らかにすることは、てんかんの仕組みを明らかにする上で大変重要である。神経伝達物質は、シナプス小胞がSNARE系蛋白質の働きによりシナプス前膜と融合することで放出される。しかしながら、この膜融合反応がどのように調節されているか?は不明な点が多い。私どもは、SNARE制御タンパク質トモシンに着目して神経伝達物質放出の分子機構の解明に取り組み、これまでにトモシンが神経伝達に抑制的に働くことを明らかにしている。本年度は、トモシンのC末端VAMP様領域によるシナプス小胞のシナプス前膜への融合の素過程の調節機構を、SNARE系タンパク質を組み込んだ人工脂質膜による膜融合アッセイ系を用いて詳細に解析した。その結果、トモシンが膜融合反応の単純な抑制因子ではなく、Tail領域を介して膜融合を促進する活性があり、膜融合反応速度の調節をしていることを明らかにした。また、トモシンのN末端WD40リピート領域に結合する分子としてシナプトタグミンの同定に成功した。上述の試験管内再構成系および電気生理学的解析を駆使した結果、トモシン-シナプトタグミン複合体がCa^<2+>依存的にシナプス小胞の膜融合反応を抑制し、神経伝達物質の放出量を調節していることを明らかにした。
このように本年度は、トモシンによる神経伝達物質放出機構の素過程調節機構について当初の計画以上の成果をあげることができた。

Research Products

• [Journal Article] Dual regulation of RA-RhoGAP activity by phosphatidic acid and Rap1 during neurite outgrowth (2011)
  • Author(s): Takao Kurooka
  • Journal Title: The Journal of Biological Chemistry Volume: 286巻 Pages: 6832-6843
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Tomosyn inhibits synaptotagmin-1-mediated step of Ca^<2+>-dependent neurotransmitter release through its N-terminal WD40 repeats (2010)
  • Author(s): Yasunori Yamamoto
  • Journal Title: The Journal of Biological Chemistry Volume: 285巻 Pages: 40943-40955
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The tail domain of tomosyn controls membrane fusion through tomosyn displacement by VAMP2 (2010)
  • Author(s): Yasunori Yamamoto
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications Volume: 339巻 Pages: 24-30
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Reciprocal intramolecular interactions of tomosyn control its inhibitory activity on SNARE complex formation. (2009)
  • Author(s): Yasunori Yamamoto
  • Journal Title: The Journal of Biological Chemistry 284 Pages: 12480-12490
  • Peer Reviewed
• [Presentation] シナプス小胞エキソサイトーシスにおけるSNARE制御分子トモシンの役割 (2010)
  • Author(s): 山本泰憲
  • Organizer: BMB2010
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド(兵庫県)
  • Year and Date: 2010-12-07
• [Presentation] Involvement of RA-RhoGAP in dendritic spine formation (2009)
  • Author(s): 黒岡貴生
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • Year and Date: 2009-12-10
• [Presentation] トモシンの構造変化による神経伝達物質放出の調節機構 (2009)
  • Author(s): 山本泰憲
  • Organizer: 第82回日本生化学会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場(兵庫県)
  • Year and Date: 2009-10-24
• [Remarks]
  • URL: http://www.med.kobe-u.ac.jp/membrd/
• [Remarks]
  • URL: http://www.med.kobe-u.ac.jp/membrd/