グルタミン酸レセプタ-の同定と脳神経疾患の解明への応用

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 63060006
• Research Institution: Tokyo Metropolitan Institute for Neurosciences
• Principal Investigator: 川合 述史 東京都神経科学総合研究所, 病態神経生理, 参事研究員 (00073065)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 萩原 健一 東京大学, 薬学部, 助手 (40192265) ; 島崎 久仁子 東京都神経研, 病態神経生理, 研究員 (40142153) ; 三輪 昭子 東京都神経研, 病態神経生理, 研究員 (60142155) ; 中嶋 暉躬 東京大学, 薬学部, 教授 (50012597)
• Keywords: グルタミン酸レセプタ- / グルタミン酸 / JSTX / クモ毒素 / GTP結合蛋白 / 小脳 / 海馬 / 脳虚血

Research Abstract

(1)クモ毒素利用によるグルタミン酸電流の解析:グルタミン酸レセプタ-に阻害活性をもつクモ毒素およびそのアナログ化合物を用い、海馬スライス標本および培養海馬細胞におけるグルタミン酸電流に対する作用をしらべた。この結果クモ毒素が非NMDA型レセプタ-チャンネル電流を阻害しNMDA型レセプタ-による電流と区別されることを明らかにした。
(2)脳グルタミン酸レセプタ-分布の組織化学的研究:ビオチンを結合させたクモ毒素JSTXを用いアビジン・ビオチン反応を利用することによりラット小脳および海馬におけるグルタミン酸レセプタ-の分布を明らかにした。小脳では分子層とくにプルキンエ細胞の樹状突起に強い結合反応が見られた。この結果は平行繊維とプルキンエ細胞の樹状突起のシナプスがキスカル酸型であることと対応する。
(3)グルタミン酸レセプタ-の精製:哺乳動物脳から海馬及び小脳のシナプス膜分画を作成しTriton Xー100で可溶化しJSTXをリガンドとするアフィニテイ精製を行い、クモ毒素と特異的に結合する蛋白が得られた。SDS電気泳動法によりこの蛋白は分子量は4万から13万の範囲に数個存在することが判明した。精製した蛋白を人工脂質膜に再構成しパッチクランプ法で電流計測を行った結果グルタミン酸により活性化されクモ毒素により阻害される単一チャンネル電流が得られた。
(4)虚血後のスナネズミの海馬によりスライス標本を作成し、血流停止後のさまざまな時間経過でCA1錐体細胞に起こる膜電位変化を記録し、遅延性神経細胞壊死の過程で起こるグルタミン酸放出、カルシウム代謝異常を裏付ける電位変化を観察した。

Research Products

• [Publications] M.Yoshioka,et al.: "A new insecticide,clavamine,from venom of a spider,Nephila clavataーI;purification and identification." Biogenic Amines. 7. 375-384 (1990)
• [Publications] A.Miwa,et al.: "G protein is coupled to presynaptic glutamate and GABA receptors in lobster neuromuscular synapse." Journal of Neurophysiology. 63. 173-180 (1990)
• [Publications] K.Shimazaki,et al.: "A histchemical study of glutamate receptor in rat brain using biotinyl spider toxin." Neuroscience Letters. 114. 1-4 (1990)
• [Publications] T.Toki,et al.: "Molecular structures of spider toxinx(JSTXー1ー4) in the venom of Nephila clavata Jp J.Sanit.Zool." Japanese Journal of Sanitatory Zoology. 41. 9-14 (1990)
• [Publications] T.Himi,et al.: "Spider toxin inhibits the convulsions induced by glutamate agonists." Journal of Neuronal Transmission. 80. 95-104 (1990)
• [Publications] H.Ino,et al.: "Characerization of binding sites for spider toxin,[3H]NSTXー3,in the rat brain." Neuroscience Research. 8. 29-39 (1990)
• [Publications] K.Hagiwara,et al.: "Complete amino acid sequence of a new type of neuroーtoxin from the venom of the spider,agelena opulenta" Biomedical Research. 11. 181-186 (1990)
• [Publications] T.Teshima,et al.: "Structureーactivity relationship of NSTXー3,Spider toxin of Nephila maculata." Tetrahedrom. 46. 3813-3818 (1990)
• [Publications] Hugh P.C.Robinson: "Nonstationary fluctuation analysis and direct resolution of single channel currents at postsynaptic sites" Biophysical Journal. 59. 87-95 (1990)
• [Publications] N.Kawai,et al.: "Characterization of glutamate recepotr by spider toxin." Journal ToxicologyーToxin Review. 9. 203-223 (1990)
• [Publications] N.Kawai,et al.: "Spider toxin and the glutamate receptors." Comparative Biochemistry and Physiology. 98C. 87-95 (1991)
• [Publications] Y.Sahara,et al.: "A voltageーclamp study of the effects of Joro spider toxin and zinc on excitatory transmissionin CA1 pyramical cells of the quineaーpig hippocampus slice." Neuroscienco Research.
• [Publications] 川合 述史、島崎 久仁子: "グルタミン酸レセプタ-とクモ毒素" 生化学. 62. 1241-1253 (1990)
• [Publications] Hugh P.C.Robinson: "培養細胞シナプス電流のnonstationary fluctuation 解析" 生体の科学. 41. 583-589 (1990)
• [Publications] 佐原 資謹、川合 述史: "長期増強(情報伝達の可塑性)とグルタミン酸レセプタ-" Brain Medical. 2. 45-51 (1990)
• [Publications] 川合 述史、中嶋 暉躬: "節足動物毒素とイオンチャネル" 蛋白質核酸酵素. 35. 796-803 (1990)