研究課題
基盤研究(B)
小脳の平行線維・プルキンエ細胞シナプスにおける長期抑圧現象(LTD)は、運動学習の電気生理学的素過程であり、その解明は特に重要である。LTDには、細胞内セカンドメッセンジャーであるイノシトール三リン酸(IP_3)の関与が示唆されてきたが、詳細は明らかにされていない。本研究では、IP_3の小脳プルキンエ細胞における細胞内動態がLTDの誘発に深く関わると考え、この点にアプローチした。我々は、細胞内IP_3の時空間的動態を可視化する蛍光プローブGFP-PHDを開発しているが、これを応用し、プルキンエ細胞内のIP_3動態が平行線維、登上線維によってどのように変化するのかを解析した。2光子励起顕微鏡を利用しスライス標本においてGFP-PHDが発現するプルキンエ細胞のイメージングを試みた。その結果、微細な樹状突起におけるIP_3濃度変化をイメージングすることが可能になり、平行線維刺激で誘発されるIP_3上昇を世界に先駆けて直接測定することに成功した。グルタミン酸受容体としてはイオン透過型(iGuR)と代謝型(mGuR)が知られている。IP_3産生を担うと考えられていたmGluRに加え、iGluRが平行線維刺激によるIP_3産生に重要な役割を果たすことを発見した。その他の解析から、平行線維入力によるIP_3産生には、mGluR、iGluRともに重要であり、それぞれ、GTP結合蛋白質、カルシウム流入依存性の機構を介し、協調的に働くことが結論された。この成果は、LTD制御におけるIP_3の時空間的な役割の理解を大きく前進させるものと考えられる。また、本研究に必要な周辺技術基盤の構築にあたり、RNAiライブラリーの構築法、これに基づくIP_3受容体の高効果ノックダウン技術などを確立することができた。これら技術はLTDの分子機構解明のみならず、関連他領域にとっても重要な影響をもたらす成果であろうと考えられる。
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