遺伝子によるシナプス伝達の制御

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08044245
• 研究機関: 群馬大学
• 研究代表者: 城所 良明 群馬大学, 医学部, 教授 (00053083)
• 研究分担者: UMBACH JA School of Medicine, UCLA, 助手 ; GUNDERSEN CB School of Medicine, UCLA, 助教授 ; 斉藤 実 群馬大学, 医学部, 助手 (50261839) ; 吉原 基二郎 群馬大学, 医学部, 助手 (80222397)
• キーワード: csp変異株 / Ca感受性色素 / シナプス伝達 / Ca流入 / Ca channel / ショウジョウバエ変異株 / shibire変異株 / シナプス小胞リサイクリング

研究概要

1.温度依存性csp変異株におけるシナプス伝達の解析
csp蛋白はアフリカスメガエルの卵にCa channel蛋白と同時に発現させるとその機能を増強するそしてシナプス小胞の膜上にあることが共同研究者のGundersenとUmbach博士らによって明らかにされている。一方Zinsmaierらによってショウジョウバエにおいて温度依存性csp変異株が分離され高温においては麻痺をおこすことが報告された。ついでUmbachらはこのcsp変異株を用いて、高温では神経刺激による誘発されるシナプス電位が欠落すること、ただし自発性微小終板電位は影響をうけないことを示した。csp蛋白が働かないとCa channelの機能に支障をきたし、活動電位に伴うCaの流入がおこらなくなるために誘発性シナプス電位が欠落するのではないかと考えて、神経終末におけるCa濃度の測定を行った。野生型3齢幼虫においてCa感受性色素Ca-Crimson AMを神経終末に取り込ませ、神経を頻回刺激すると蛍光の変化が見られ、Ca濃度の変化が検出できることを確かめた。次にcsp変異株においても室温においては同様のCa濃度の変化がみられるが、高温においてはそれが見られないことを示すことができた。このことからシナプス小胞上にあるcsp蛋白と神経終末の膜にあるCa channelが何らかの相互作用をして始めてCa channelの機能が完うすると考えられる。
2.シナプス小胞リサイクル欠陥株、shibire、における活動電位に伴う神経終末のCa流入
もしシナプス小胞上にあるcsp蛋白とCa channelの相互作用がCa channelが正常に働くために必要であるならば、シナプス小胞が枯渇した状態においてはシナプス終末においてCa流入はおこらない筈である。この仮説をテストするために我々はshibireを用いて実験を行った。shibireは温度依存性にシナプス小胞のrecyclingがおこらなくなる変異株である。そこで高温で神経を刺激しシナプス小胞を枯渇させた後に神経刺激をしてCaの流入を測定した。その結果Caの流入はおこらないことを確認した。したがってシナプス小胞がdockしてcsp蛋白がCa channelと相互作用できる状態にないとCa channelは働かないという仮説がさらに支持されたことになる。

研究成果

• [文献書誌] Kuromi, H., Kidokoro, Y.: "Two distinct pools of synaptic vesicles in single presynaptic boutons revealed in temperature-sensitive Drosophila mutant." Neuron. (in press). (1998)
• [文献書誌] Saitoe, M., Koshimoto, H., Kidokoro, Y. et al.: "Distribution of functional glutamate receptors in cultured embryonic Drosophila myotubes revealed with focal release of L-glutamete from caged compound by laser." Journal of Neuroscience Methods. (in press). (1998)
• [文献書誌] Umbach, UA, Saitoe, M., Kidokoro, Y., Gundersen, C.: "Attenuated influx calcium ions at nerve endings of csp and shibire mutant Drosophila" Journal of Neuroscience 18. (in press). (1998)
• [文献書誌] Deitcher, DL., Ueda, A., Kidokoro, Y., et al.: "Distinct requirements for evoked and spontaneous release of neurotransmitter are revealed by mutations in the Drosophila gene neuronal-synaptobrevin" Journal of Neuroscience. 18. 2028-2039 (1998)
• [文献書誌] Yoshihara, M., Rheuben, MB, Kidokoro, Y.: "Transition from growth cone to functional motor nerve terminal in Drosophila embryos." Journal of Neuroscience. 17. 8408-8426 (1997)
• [文献書誌] Ciani, S., Nishikawa, K. Kidokoro, Y.: "Permeation of organic cations and ammonium through the glutamate receptor channel in Drosophila larval muscle." Japanese. Journal of Phisiology. 47. 189-198 (1997)
• [文献書誌] Saitoe, M., Tanaka, S., Takata, K., Kidokoro, Y.: "Neural activity affects distribution of glutamate receptors during neuromuscular junction formation in Drosophila embryos." Developmental Biology. 184. 48-60 (1997)
• [文献書誌] Kuromi, H., Yoshimura, M. Kidokoro, Y.: "An inhibitory role of calcineurin in endocytosis of synaptic vesicles at nerve terminals of Drosophila larvae." Neuroscience Research. 27. 101-113 (1997)
• [文献書誌] Iino, M., Ciani, S., Tsuzuki, K., Ozawa, S., Kidokoro, Y.: "Permeation propertied of Na^+ and Ca^<2+> ions through the mouse ε2/ζ1 NMDA receptor channel expressed in Xenopus oocytes." Journal of Membrane. Biology. 155. 143-156 (1997)