2011 Fiscal Year Annual Research Report
シナプス開口放出を担うシンタキシン1A、1B分子の機能の違いとその原因の探索
| Project/Area Number |
11J40157
|
|---|
| Research Institution | Niigata University |
|---|
Principal Investigator |
渡邊 裕美 新潟大学, 医歯学系, 特別研究員(RPD)
|
|---|
| Keywords | シンタキシン1 / CaMKII / SNARE複合体 / コンプレキシン |
|---|
| Research Abstract |
我々はシナプス開口放出の実行分子であるシンタキシン1Aがカルモジュリン依存性蛋白質キナーゼII(CaMKII)とCa^<2+>依存性に結合することを見出し、この結合を阻害するアミノ酸変異を導入した変異シンタキシン1A-KI(R151G)マウス及び変異シンタキシン1B-KI(R150G)マウスを作成した。シンタキシン1A-KIマウスは海馬スライスの電気生理学的解析で神経伝達物質の放出確率の低下が示唆されるなど、前シナプス可塑性の異常を示した。本研究の最終目的は、これら変異シンタキシン1A、1B-KIマウスを用いて、シンタキシン1A、1B分子それぞれのシナプス開口放出における機能の分子基盤を明らかにすることである。本年度は、シンタキシン1A-KIマウスの前シナプス終末における異常の分子基盤を明らかにすることを目的として研究を行い、以下の二つに関する結果を得た。
(1)シンタキシン1A-KIマウス前脳シナプトゾームにおけるSNARE複合体形成の変化
KIマウスシナプトゾームでは、シンタキシン1Aとコンプレキシンの結合が減少していることが判明した。コンプレキシンはシナプス開口放出に必須であり、SNARE複合体のオリゴマー形成に関与している細胞質蛋白質である。本結果はR151G変異によるシンタキシン分子の構造変化がシンタキシン-コンプレキシン結合を阻害し、正常なSNARE複合体形成を妨げ、放出確率の低下につながったことを示唆する。
(2)シンタキシン1A-KIマウス前脳シナプトゾームにおけるCaMKIIα自己リン酸化の亢進
KIマウスシナプトゾームではCa^<2+>,ATP,カルモジュリン存在下でCaMKIIの自己リン酸化が亢進していた。それに伴い、シナプシン1のCaMKII依存性リン酸化も亢進した。海馬シナプス電顕により、KIマウスではシナプス小胞数の減少が示されているが、KIマウスでのシナプシン1のリン酸化の異常亢進がシナプス小胞のclusteringを抑制し、小胞数の減少の原因となっている可能性が示された。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
シンタキシン1A分子の構造変化による、シンタキシン1Aを含む蛋白質複合体形成の変化について、開口放出の制御に重要なSNARE関連分子コンプレキシンとシンタキシン1Aの結合低下が明らかになった。また、シンタキシン1A-KIマウスのシナプスにおけるCaMKII自己リン酸化の亢進が明らかになるなど、おおむね計画どおりに進展したと考える。
|
| Strategy for Future Research Activity |
本年度の研究結果から、シンタキシン1Aとコンプレキシンの結合にシンタキシンのCaMKII結合領域が重要であることが明らかになった。しかし、現在のところ、CaMKII自己リン酸化とシンタキシン-コンプレキシン結合の直接的関連は明らかでない。一方で、シンタキシン1Aが前シナプスにおけるCaMKII活性の制御分子として働いている可能性が示唆された。CaMKIIは複雑な活性制御を受ける分子であり微妙なCa_<2+>濃度の変化に応じてその活性が変化する。シンタキシン-CaMKII結合が生じる10^<-6>M前後のCa^<2+>濃度でのシンタキシンーCaMKII複合体、シンタキシンーコンプレキシン複合体の変化を明らかにすることが今後の課題である。
|
