2017 Fiscal Year Research-status Report
シナプス外グルタミン酸の恒常性維持機構：ニューロン－グリア相補作用の分子的基盤
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17K07117
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| Research Institution | National Institute for Physiological Sciences |
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Principal Investigator |
佐竹 伸一郎 生理学研究所, 基盤神経科学研究領域, 助教 (30360340)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 小脳 / グルタミン酸輸送体 / プルキンエ細胞 / バーグマングリア |
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| Outline of Annual Research Achievements |
グルタミン酸輸送体（興奮性アミノ酸輸送体 excitatory amino acid transporter, EAAT）は、シナプスで放出された神経伝達物質グルタミン酸（Glu）の回収（細胞への取り込み）を担い、神経伝達を終結させるとともに、過剰Gluの興奮毒性から神経細胞を保護する役割を持つタンパク質である。EAATは、Naポンプ（Na,K-ATPase）によって作り出された、形質膜内外のNa/K電気化学勾配をGlu輸送の駆動力として利用している。EAATは、1分子のGlu(-)を細胞に取り込むにあたり、3つのNa(+)と1つのH(+)を共輸送した後、1つのK(+)を逆輸送すると考えられている。したがって、EAATはGlu輸送と共役した起電性を示す。
こうした特性に基づき、光解除性グルタミン酸（RuBi-glutamate）の光刺激に伴いパッチクランプ法により記録される電流から、その細胞のGlu回収能（EAATの機能）を評価することができると考えた。小脳スライス標本をモデルに評価系を確立し、Naポンプα3サブユニット遺伝子ヘテロ欠損マウス Atp1a3(+/-)に適用した。Atp1a3(+/-)のプルキンエ細胞において、EAAT電流（photo-uncaging evoked transporter current, PTC）は野生型よりも顕著に減弱していた。Naポンプα3サブユニットとEAAT4（プルキンエ細胞に特異的な輸送体サブタイプ）の間に強い機能的連関が存在することを示している。一方、Atp1a3(+/-)のバーグマングリア（アストロサイトの一種）ではPTCが増大していた。Atp1a3(+/-)では、プルキンエ細胞において減弱したGlu取り込み能を、グリア細胞がEAATの機能を亢進させることにより補う『Glu回収の恒常性維持機構』が働いていると考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
光解除性グルタミン酸と脳スライス‐パッチクランプ法を組み合わせた、EAATの機能評価実験系を確立することができた。この評価系をAtp1a3(+/-)に適用し、プルキンエ細胞とバーグマングリアの間にGlu回収の連携システムが存在することを示唆する結果を得た。
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| Strategy for Future Research Activity |
EAATタンパク質各サブタイプの脳内発現量をAtp1a3(+/-)と野生型の間で比較するなど、神経‐グリア連関作用の分子的基盤を引き続き追究している。Atp1a3(+/-)は急速発症性ジストニアパーキンソニズム（RDP、遺伝性ジストニア DYT12）ならびに小児交互性片麻痺（AHC）の病態モデルである。今後は、こうした神経疾患においてEAATが担う役割にも焦点を当てて研究を推進していきたいと考えている。
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| Causes of Carryover |
本研究を遂行するには、Atp1a3(+/-)の系統を安定的に維持するのみならず、実験に必要な個体数が常に確保できる体制を整えておくことが重要である。次年度は、飼育サポートの削減に伴い、系統維持費用が大幅に増大すると見込んでいる。こうした増大分を補填するため、計画的に繰越を残した。
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