2009 Fiscal Year Annual Research Report
ヘテロGPCRセルセンサーによるシナプス可塑性と学習の制御
Publicly Offered Research
| Project Area | Molecular interaction and modal shift of cellular sensors |
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21026011
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
田端 俊英 University of Toyama, 大学院・理工学研究部(工学), 准教授 (80303270)
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| Keywords | 神経科学 / 生理学 / 脳・神経 / シグナル伝達 / シナプス可塑性 / 学習 / 記憶 / 運動 |
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| Research Abstract |
小脳プルキンエ細胞(PC)の代謝型グルタミン酸受容体mGluR1はG_<q/11>タンパクを介して小脳LTDを誘導する。通常の脳髄液に含まれる数十nMのGABAや数mMの細胞外Ca^<2+>を受容したGABA_BRはG_<i/o>タンパク非依存的にmGluR1のグルタミン酸感受性を亢進させ、PCのグルタミン酸応答性のLTDを促進することが示唆された。一方、抑制性介在ニューロンの高頻度発火時にみられる数μMのGABAを受容したGABA_BRはG_<i/o>タンパク依存的にmGluR1シグナルおよびLTDを促進することが示唆された。マウス小脳片葉にサブμMのGABABRアゴニストを投与すると、小脳LTD依存的運動学習の一種である視機性動眼反射順応等の小脳LTD依存的運動学習が促進された。投与当日の学習成果がコントロール群では翌日には失われたが、GABA_BRアゴニスト投与群では保持されていた。
一方、発現系においてA1RがmGluR1と複合体化することを見出した。また免疫染色によりA1RとmGluR1がPCの樹上突起に高密度発現していることが分かった。培養PCにおいては数十nMのアデノシンを受容したA1RがG_<i/o>タンパク非依存的にmGluR1のグルタミン酸応答を抑制した。数μMのA1RアゴニストはG_<i/o>タンパク依存的にmGluR1シグナルを一過性に増強したが、その後G_<i/o>タンパク非依存的抑制によって持続的にマスクされた。脳髄液濃度のA1Rアゴニストはプルキンエ細胞のグルタミン酸応答性のLTDを阻害した。この効果はmGluR1シグナルの下流の変調の影響を受けず、mGluR1のリガンド親和性の低下によるものと考えられた。
以上の結果は、中枢ニューロンにおいてGABA_BRとA1Rが双極性にmGluR1の機能を変調し、シナプス可塑性・学習を制御する可能性を示唆している。
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