Elucidation of functional roles of two GABA synthetic enzyme isoforms using knockout rats

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K06881
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 46010:Neuroscience-general-related
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: Yanagawa Yuchio 群馬大学, 大学院医学系研究科, 客員教授 (90202366)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: GABA / グルタミン酸脱炭酸酵素 / GAD65 / GAD67 / ノックアウトラット

Outline of Final Research Achievements

GABA is a major neurotransmitter in the mammalian central nervous system. It is synthesized from glutamate by glutamate decarboxylase (GAD). Two isoforms of GAD, GAD65 and GAD67 are separately encoded by the Gad2 and Gad1 genes, respectively. We generated Gad1/Gad2 mutant rats of various genotypes and characterized their phenotypes. For example, the extremely low GABA content in Gad1/Gad2 double knockout (DKO) rat forebrains at embryonic day 20 indicated that almost all GABA is synthesized by GADs. In addition, the number of neural progenitor cells was low in the DKO rat cerebral cortex at the embryonic stage, suggesting that GABA is critical for neural development. These KO rats will be a useful tool for clarifying the role of GADs and GABA in the brain.

Free Research Field

神経科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

GABAは代表的な神経伝達物質であり、グルタミン酸脱炭酸酵素（GAD；GAD65とGAD67の2型存在）により合成される。GADやGABAは、多くの精神神経疾患に関与している。例えば、GAD67をコードするGAD1遺伝子の機能喪失変異と統合失調症、発達性およびてんかん性脳症との関連が報告されている。我々の作製したGadノックアウトラットでは、様々な表現型が見出された。これらのGadノックアウトラットは、脳におけるGADの役割の解明だけでなくヒト精神神経疾患の病態の解明に役立つことが期待される。