NMDA受容体チャネルの多様性と脳機能

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08408035
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 三品 昌美 東京大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (80144351)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森 寿 東京大学, 大学院・医学系研究科, 講師 (00239617)
• Keywords: NMDA受容体チャネル / シナプス長期増強 / 海馬 / リン酸化 / グルタミン酸受容体チャネル / 82サブユニット / プルキンエ細胞 / シナプス形成

Research Abstract

NMDA受容体チャネルの各εサブユニット欠損マウスを戻し交配により、99.99%以上の高い遺伝的均一性を持つマウスにした。これらの純系マウスを解析し、ε1サブユニットの欠損により海馬シナプス長期増強と文脈依存学習の閾値がともに上昇することを明らかにした。また、NMDA受容体チャネルのε2サブユニットの細胞内C末端の一部を欠損したマウスでは、NMDA受容体チャネルのシナプス部位への局在が障害され、LTDの誘導も抑制されることを示した。この結果は、ε2サブユニットのC末端とPSD95蛋白との相互作用がシナプス局在に重要な働きをしていることを示唆している。
NMDA受容体チャネルの各サブユニットに対する特異抗体を作成した。免疫組織化学により、ε2サブユニットはCAIを中心として多くの海馬領域で豊富に分布したが、苔状線維・CA3シナプスの領域はこのサブユニットを選択的に欠除していた。この事実は、生体内においてε2シナプス局在を調節する分子・細胞機構が存在し、これが長期増強発現におけるNMDA受容体依存性を決定している可能性を示唆する。
AMPA受容体にはLynチロシンキナーゼが相互作用して下流にシグナルを伝え、BDNF誘導に関わることを明らかにした。
グルタミン酸受容体チャネルのδ2サブユニット欠損に伴う平行線維シナプス阻害について形態解析を行った。連続電子顕微鏡写真により、δ2サブユニット欠損マウスでは平行線維終末と結合しないプルキンエ細胞棘突起が出現していることが判明した。このシナプス結合率の低下はシナプス形成が活性化する生後第二週に起ることから、δ2サブユニットは形成過程にある平行線維シナプスの基盤強化に関わるシナプス後側の分子機構であると結論した。さらに、小脳平行線維および登上線維シナプスの生後発達および電気生理学的性質を詳細に解析した。δ2サブユニット欠損マウスでは、平行線維刺激の反応の大きさが有意に減弱していた。また、野生型にはみられない時間経過の遅い登上線維応答が高頻度に記録された。これは登上線維が遠位樹状突起にも異所性シナプスを形成していることを示唆している。これは平行線維シナプス形成不全の結果と考えられ、平行線維と登上線維の間でプルキンエ細胞樹状突起のシナプス後部をめぐる競合があることが示唆された。

Research Products

• [Publications] Taniguchi, M.: "Efficient production of Cre-mediated site-directed recombinants through the utilization of the puromycin resistance gene, pac : a transient gene-integration marker for ES cells." Nucleic Acids Res.26. 679-680 (1998)
• [Publications] Watanabe, M.: "Selective scarcity of NMDA receptor channel subunits in the stratum lucidum (mossyfiber-recipient layer) of the hippocampal CA3 subfield." Eur.J.Neurosci.10. 478-487 (1998)
• [Publications] Ito, I.: "Distribution and development of NMDA receptor activities at hippocampal synapses examined using mice lacking the ε1 subunit gene." Neurosci.Res.30. 119-123 (1998)
• [Publications] Kohmura,: "Diversity revealed by a novel family of cadherins expressed in neurons at synaptic complex." Neuron. 20. 1137-1151 (1998)
• [Publications] Yamakura, T.: "Sensitivity of the N-methyl-D-aspartate receptor channel to butyrophenones is dependent on the ε2 subunit." Neuropharmacology. 37. 709-717 (1998)
• [Publications] Kiyama, Y.: "Increased thresholds for long-term potentiation and contextual learning in mice lacking the NMDA-type glutamate receptor ε1 subunit." J.Neurosci.18. 6704-6712 (1998)
• [Publications] Mizuta, I.: "Developmental expression of NMDA receptor subunits and the emergence of glutamate neurotoxicity in primary cultures of murine cerebral neurons." Cell.Mol.Life Sci.54. 721-725 (1998)
• [Publications] Mori, H.1998: "Role of the carboxyl-terminal region of the GluRε2 subunit in synaptic localization of the NMDA receptor channel." Neuron. 21. 571-580 (1998)
• [Publications] Munemoto, Y.: "Auditory pathway and auditory brainstem response in mice lacking NMDA receptor ε1 and ε4 subunits." 251. Neurosci.Lett.101-104 (1998)
• [Publications] Kitahara, T.: "Unilateral labyrinthectomy downregulates glutamate receptor δ-2 expression in the rat vestibulocerebellum." Mol.Brain Res.61. 170-178 (1998)
• [Publications] Morikawa, E.: "Attenuation of focal ischemic brain injury in mice deficient in the ε1 (NR2A) subunit of NMDA receptor." J.Neurosci.18. 9727-9732 (1998)
• [Publications] Hayashi, T.: "The AMPA receptor interacts with and signals through the protein tyrosine kinase Lyn." Nature. 397. 72-76 (1999)
• [Publications] Furuyashiki, T.: "Citron, a Rho-target, interacts with PSD-95/SAP-90 at glutamatergic synapses in the thalamus." J.Neurosci.19. 109-118 (1999)
• [Publications] Kawamoto,S.: "Expression of NMDA receptor channel subunit proteins using Baculovirus and Herpesvirus vectors." Methods in Molecular Biology : NMDA receptor Protocols. (in oress). (1999)