発達期中枢神経シナプス結合の淘汰と固定化の分子機構に関する生物学的研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08458264
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research (RIKEN)
• Principal Investigator: 狩野 方伸 理化学研究所, 細胞神経生理研究チーム, チームリーダー(研究職) (40185963)
• Keywords: マウス / 小脳 / プルキンエ細胞 / 登上線維シナプス / パッチクランプ / 生後発達 / 多重支配 / ノックアウトマウス

Research Abstract

前年度に引き続き、以下のノックアウトマウスの解析を行った。
(1)G protein αq(Gαq)サブユニットノックアウトマウス:
前年度までの結果により、発達期小脳における登上線維の1対1結合への正常な移行にはプルキンエ細胞内における代謝型グルタミン酸受容体1(mGluR1)からprotein kinase Cγ(PKCγ)にいたる細胞内シグナル伝達系が重要であることが明らかになった。本年度は、プルキンエ細胞内でこのシグナル伝達を仲介すると考えられるGαqのノックアウトマウスを同様に調べた。このマウスでは、生後3週目以降に約1/3のプルキンエ細胞が複数の登上線維による多重支配を受けていた。この発達の異常はmGluR1欠損マウスおよびPKCγ欠損マウスと同様であった。
(2)phospholipase Cβ4(PLCβ4)のノックアウトマウス:
Gαqによって活性化されるphospholipase Cのうち、プルキンエ細胞に強く発現しているPLCβ4のノックアウトマウスを調べたところ、mGluR1、Gαq、およびPKCγノックアウトマウスと同様の登上線維シナプスの発達異常が認められた。これらにより、mGluR1-Gαq-PLCγ-PKCγを介する細胞内シグナル伝達系が発達期の過剰な登上線維排除に必須であることが明らかになった。
(3)δ2型グルタミン酸受容体(GluRδ2)のノックアウトマウス:
前年度、δ2型グルタミン酸受容体(GluRδ2)のノックアウトマウスにおいて、平行線維シナプス形成不全とプルキンエ細胞の遠位樹状突起に異所性登上線維シナプスがあることを発見したが、本年度はその生後発達を追及した。その結果、平行線維シナプス形成不全が明らかになる生後10日ごろから異所性登上線維シナプスが出現することがわかり、両者の間に密接な因果関係があることが明らかになった。

Research Products

• [Publications] Kano,M.: "Persistent multiple climbing fiber innervation of cerebellar Purkinje cells in mice lacking mGluR1." Neuron. 18. 71-79 (1997)
• [Publications] Offermanns,S.: "Impaired motor coordination and persistent multiple climbing fiber innervation of cerebellar Purkinje cells in mice lacking Gαq." Proc.Natl.Acad.Sci.USA.94. 14089-14094 (1997)
• [Publications] Kurihara,H.: "Impaired parallel fiber-Purkinje cell synapse stabilization during cerebellar development of mutant mice lacking the glutamate receptor δ2 subunit (GluRδ2)." J.Neurosci.17. 9613-9623 (1997)
• [Publications] Hashimoto,K.: "Presynaptic origin of paired-pulse depression at climbing fibre to Purkinje cell synapses in the rat cerebellum." J.Physiol.(London). 506. 391-405 (1998)
• [Publications] Watase,K.: "Motor discoordination and increased susceptibility to cerebellar injury in GLAST mutant mice." Eur.J.Neurosci.(in press).
• [Publications] Watanabe,M.: "Patterns of expression for the mRNA corresponding to the four isoforms of phospholipase Cβ in mouse brain." Eur.J.Neurosci.(in press).
• [Publications] 狩野方伸: "GluR1およびPKCγノックアウトマウスにおける小脳登上線維シナプス成熟の異常." 神経研究の進歩. 41. 756-767 (1997)
• [Publications] 宮田麻理子: "小脳の長期抑圧." Clinical Neuroscience. 15. 1093-1095 (1997)
• [Publications] 狩野方伸: "小脳の運動学習とシナプス可塑性." 神経精神薬理. 19. 1137-1143 (1997)
• [Publications] 狩野方伸: "シナプス伝達の可塑性と情報統合." 現代化学. 320. 34-42 (1997)
• [Publications] 狩野方伸: "小脳のシナプス可塑性とカルシウム." Clinical Calcium. 8. 194-199 (1998)
• [Publications] 宮田麻理子: "Bio Scirnce用語ライブラリー、脳神経、" 御子柴克彦/編、羊土社, 2 (1997)
• [Publications] 狩野方伸: "脳・神経機能の解明〜ミクロからマクロまで" 真鍋俊也、片山正寛/編、羊土社, 8 (1997)
• [Publications] 橋本浩一: "脳・神経機能の解明〜ミクロからマクロまで" 真鍋俊也、片山正寛/編、羊土社, 8 (1997)