2018 Fiscal Year Research-status Report

ポストシナプスがゲートする神経伝達物質放出機構の解明

Research Project

Project/Area Number	17K07122
Research Institution	Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science
Principal Investigator	上野耕平公益財団法人東京都医学総合研究所, 認知症・高次脳機能研究分野, 副参事研究員 (40332556)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords	dopamine / Drosophila / ryanodine receptor
Outline of Annual Research Achievements	研究代表者はイメージング解析とハエの摘出脳を組み合わせた新規実験方法を駆使し、ドパミンの放出がドパミンの受け手である後シナプス細胞の活動性によって調節されていることを見出した（Ueno et al., J. Physiol. 2013, Ueno et al., ELife 2017）。2017年度、この後シナプスの活動性によって誘起されるドパミン放出には後シナプスからの一酸化炭素が重要な働きをしていることを示唆する結果を得た。2018年度は、一酸化炭素によるドパミン放出を様々な手法から解析・確認することを目指した。具体的には、（1）一酸化炭素の直接投与によるドパミン放出の有無、（2）一酸化炭素の可視化、（3）一酸化炭素のスカベンジャー投与によるドパミン放出の阻害である。これらの実験から、確かに後シナプスが活性化されると一酸化炭素が産生されること、しかし一酸化炭素のスカベンジャーの存在によりドパミン放出が阻害されることを見出した。さらに、一酸化炭素を直接脳に投与するとドパミンが放出されることも見出した。しかし、一酸化炭素が直接ドパミンを含むシナプス小胞に作用するとは考え難い。特に、シナプス小胞の放出には細胞内Ca2+上昇が必須と考えられている。そこで、一酸化炭素の投与時に同時に細胞内Ca2+上昇を抑える薬物を投与したところ、ドパミンの放出は抑制された。さらに、細胞内に貯蔵されているCa2+の放出に関与するリアノジン受容体機能を阻害すると顕著に一酸化炭素誘導性ドパミン放出が阻害された。これらの結果から、一酸化炭素およびリアノジン受容体を介した新規ドパミン放出機構が存在することが示唆された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 2018年度は、後シナプス細胞であるキノコ体からの一酸化炭素が前シナプスからのドパミン放出を誘導するという仮説を検証することが主たる目的であった。2017年度計画した様々な実験から、この仮説を支持する結果が多数得られた。さらに、これまで神経ではどのような機能を備えているのか不明であったリアノジン受容体が重要な働きをしていることを示唆する結果を得た。以上の結果は、後シナプスであるキノコ体がコントロールするドパミン放出機構の解明という本研究の主題に大きな貢献を果たしていると考えられ、本研究の進捗はおおむね順調に進展していると判断した。
Strategy for Future Research Activity	リアノジン受容体がドパミン放出に関与していることが示唆されたことから、2019年度はこれらの結果をより精密に解析することを予定している。すなわち、in vitroにおいては（1）リアノジン受容体をドパミン作動性神経において実験直前に発現抑制させ、この摘出脳においてキノコ体神経を活性化させた場合にドパミン放出が真に抑制されるのか否かを解析する。一方、リアノジン受容体を強制的に活性化させた場合は逆にドパミンが放出されるのか否かを解析する。一方、これまでの実験は全て摘出脳というin vitro環境でのみ観察されている。本研究で見出された分子機構がin vivoでも機能しているか否かを検証する。
Causes of Carryover	理由：一酸化炭素に関する研究が順調に進み、当初計画していた消耗品等の経費を削減することができたため。使用計画：繰り越し分は、当該研究で見出したリアノジン受容体に関する試薬を購入する経費として使用する。