シナプス形成・制御分子の解析

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08271222
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 葛西 道生 大阪大学, 基礎工学部, 教授 (40022595)
• 研究分担者: 田口 隆久 工業技術院, 大阪工業技術研究所・有機機能材料部, 室長 (10197246) ; 植田 淳子 大阪大学, 基礎工学部, 教務職員 (90252634)
• キーワード: シナプス形成 / シナプス / 長期増強 / ニワトリ胚 / 神経突起伸長因子 / 神経軸索 / NMDA型グルタミン酸受容体 / A / K型グルタミン酸受容体

研究概要

神経軸索の伸長とシナプス形成は神経回路網形成の最も重要な過程であり、我々はこの発生過程の現象とシナプスの可塑的変化の間に共通のメカニズムがあるものと考えている。本研究では、シナプス形成過程の解析からこの仮説と支持する結果を得、シナプス可塑性を制御する分子の存在を明らかにした。
我々の開発した培養系においては、胚令等価日数13〜17の間にシナプス形成が完了し、シナプス入力・頻度が上昇する。この過程の制御機構を解明するため、異胚令培養系を用い、このシナプス形成のシンプス後細胞依存性を解析した。その結果、シナプス形成には後細胞の何らかの成熟が必要であることが明らかになった。さらに個々のシナプス電流の波形を詳細に検討した結果、この培養系で観察されるシナプスはA/K型グルタミン酸受容体とNMDA型グルタミン酸受容体の両者を含むデュアルコンポーネントシナプスであることが分かった。さらに微小シナプス後電流の波形解析から、個々のシナプス部位に両受容体を含むことも明らかになった。この両受容体の発生過程での挙動を解析すると、興味深いことに、A/K型グルタミン酸受容体が組み込まれる前の胚令等価日数11においてもNMDA型グルタミン酸受容体がシナプス部位に組み込まれ適当な入力があれば機能しうることを発見した。
昨年報告した新しい神経突起伸長活性を有する蛋白質は培養系に添加して神経細胞に作用するため、細胞の外側から作用する因子である。しかし、この遺伝子の全長をクローニングしてもシグナル配列は認められなかった。そこで我々はCOS細胞の形質転換を行いこの遺伝子を導入した。1日培養後の培養液を解析すると、この遺伝子産物が培養液中に放出されており、この因子が細胞外で作用できることを抗体を用いて確認した。

研究成果

• [文献書誌] J.Ding: "Analysis of multiple conductance states observed in Ca^<2+> release channel of sarcoplasmic reticulum" Cell Struct.Funct.21. 7-15 (1996)
• [文献書誌] K.Kiyosue: "Two modes of activity-dependent synaptogenesis of cerebral neurons in vitro" NeuroReport. 7. 701-704 (1996)
• [文献書誌] I.Fujimoto: "GTP-binding protein activation underlies LTP induction by mast cell degranulating peptide" Neurosci.Res.25. 229-237 (1996)
• [文献書誌] T.Kagari: "Biochemical characterization of calsequestrin-binding 30-kDa protein in sarcoplasmic reticulum" Biochem.Biophys.Res.Commun.227. 700-706 (1996)
• [文献書誌] 葛西道生: "生体膜のイオンチャネル" 膜. 21. 223-229 (1996)
• [文献書誌] K.Kiyosue: "Selective formation of silent synapse on immature postsynaptic cell in coculture of hetero-aged neurons" Dev.Brain Res.(1997)
• [文献書誌] M.Kasai: "Ion Channel.Regulation of calcium release channel in sarcoplasmic reticulum" Prenum Press, 303-331 (1996)
• [文献書誌] 葛西道生: "生体膜とは何か 生体膜" 吉岡書店, 1-25 (1996)