発達/障害によるK-C1共役担体機能制御とGABA応答のモーダルシフト

2006 年度 実績報告書

• 研究領域: セルセンサーの分子連関とモーダルシフト
• 研究課題/領域番号: 18077009
• 研究機関: 生理学研究所
• 研究代表者: 鍋倉 淳一 生理学研究所, 発達生理学研究系, 教授 (50237583)
• 研究分担者: 前島 隆司 生理学研究所, 発達生理学研究系, 助手 (70399319) ; 渡部 美穂 生理学研究所, 発達生理学研究系, 特任助手 (10399321) ; 高鶴 裕介 生理学研究所, 発達生理学研究系, 特別協力研究員 (30446265)
• キーワード: クロールトランスポーター / GABA / 障害 / モーダルシフト / 細胞死 / 脱燐酸化

研究概要

脳内の代表的抑制性伝達物質GABAに対するセンサーであるGABA-A受容体は細胞膜に存在し、内在するCl^チャネルの開口を惹起し、化学的勾配に従うClイオンの流出入がおこる。そのため、GABAシグナル応答のダイナミックスは、細胞内Cl濃度に依存する。神経細胞特異的ClセンサーであるKCC2(K-Cl共役担体)は、細胞内外のClとK^+濃度差を感知し、細胞内Cl濃度を決定する最も重要分子である。今回、KCC2の機能制御メカニズム、発達/障害後におこる時間的機能/発現変化と、それによるGABA応答のモーダルシフトの機能的役割について検討した。
障害シグナルによるKCC2発現制御:傷害によるKCC2発現抑制メカニズムを、障害部位からのシグナルについて、薬理学/分子生物学的方法で検討した結果、酸化ストレス後にはKCC2の急速な脱燐酸化が起こり、KCC2の細胞内への内在化それによる細胞内CLくみ出しの低下と細胞内CLイオンの濃度の上昇がおこり、GABAの脱分作用が惹起される。その後、KCC2自体の蛋白発現低下が起こり、細胞内のCL濃度の更なる上昇が起こることによりGABAは興奮性を獲得することが判明した。その結果、障害細胞においてはGABAは細胞死を引き起こす可能性が示唆された。また、KCC2のリン酸化により、障害細胞でなくてもリピッドラフトにおけるクラスタリングの消失が起こり、機能消失することが判明した。今後は脱燐酸化と細胞膜における局在のメカニズムについて検討する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Phosholipase C-Related Inactive Protein is involved in Trafficking of gamma2 Subunit Containing GABAA Receptor to Cell Surface (2007)
  • 著者名/発表者名: Mizokami A, Kanematsu Ti, Ishibashi H, Yamaguchi T, Tanida I, Takenaka K, Nakayama K, Fukami K, Takenawa T, Kominami E, Moss S, Yamamoto T, Nabekura J, Hirata M
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience 27 ページ: 1692-1701
• [雑誌論文] Early changes in KCC2 phosphorylation in response to neuronal stress results in functional downregulation. (2007)
  • 著者名/発表者名: Wake H, Watanabe M, Moorhouse AJ, Kanematsu T, Horibe S, Matsukawa N, Asai K, Ojika K,, Hirata M, Nabekura J
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience 27 ページ: 1642-1650
• [雑誌論文] Altered Distribution of KCC2 in Cortical Dysplasia in Patients with Intractable Epilepsy (2007)
  • 著者名/発表者名: Munakata M, Watanabe M, Otsuki T, Nakama H, Arima K, Itoh M, Nabekura J, Iinuma K, Tsuchiya S
  • 雑誌名: Epilepsy 48 ページ: 837-844
• [雑誌論文] BDNF Occludes GABA_B Receptor-mediated Inhibition of GABA Release in Rat Hippocampal CA1 Pyramidal Neurons (2006)
  • 著者名/発表者名: Mizoguchi T, Kitamura A, Wake, H, Ishibashi H, Watanabe M, Nishimaki T, Nabekura J
  • 雑誌名: European Journal of Neuroscience 24 ページ: 2135-2144
• [雑誌論文] Run down of GABAergic depolarization during metabolic inhibition of rat hippocampal CA1 neurons (2006)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto N, Noda E, Nabekura J
  • 雑誌名: Life Science 79 ページ: 1021-1026