伝達物質放出を制御する終末内小胞関連蛋白分子の分子的・可視的・電気的機能解析

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09480225
• 研究機関: 東京医科大学
• 研究代表者: 持田 澄子 東京医科大学, 医学部, 助教授 (30096341)
• 研究分担者: 高橋 正身 三菱化学生命科学研究所, 脳神経科学部, プロジェクトリーダー
• キーワード: 神経伝達物質 / 開口放出 / Ca^<2+>結合蛋白質

研究概要

神経終末に到達した活動電位発生に伴って膜電位依存性Ca^<2+>チャネルから流入するCa^<2+>によって、チャネルに固定されたシナプス小胞の開口放出が誘因され、引き続いて終末内の小胞サイクル(再取り込み→伝達物質充填→膜への移送→膜への固定)が駆動される。このようなシナプス小胞の動態を、Ca^<2+>に結合能を持つ蛋白質、およびこれらの蛋白質と相互作用する蛋白が制御していると考えられる。1)神経終末蛋白質中、Doc2αとMunc13-1はCa^<2+>結合蛋白質であり、結合しあう。これらの蛋白質の相互作用がシナプス小胞サイクルのどの過程に関わっているのかを明らかにするために、それぞれの蛋白質との結合部位蛋白質を合成して神経終末内に導入し、活動電位発生に伴うシナプス小胞動態の変化を観察することを試みた。Doc2αとMunc13-1の結合部位蛋白質がシナプス活性とCa^<2+>濃度に依存した伝達物質放出の抑制を示したことから、これら蛋白質の相互作用がシナプス小胞の終末膜への移送過程を制御しているのではないかとの結論を導いた。2)シナプス小胞を放出部位に固定するためのSNARE蛋白質のひとつであるSNAP-25に結合する蛋白質として新たに見つかったSnapinは、SNARE蛋白質へのCa^<2+>結合蛋白質(シナプトタグミン)の結合を増強する効果があり、Snapin合成蛋白、部分ペプチドのシナプス前終末への導入実験結果から、シナプス小胞開口放出量を修飾する蛋白質としての新たな機能が示唆された。また、シナプス小胞は膜電位依存性Ca^<2+>チャネルから流入するCa^<2+>によって一過性に放出されるためにCa^<2+>チャネルにSNARE蛋白質によって固定されることをすでに実証したが、今年度さらに、3)活動電位発生に伴う膜電位変化がCa^<2+>チャネルの構造変化をもたらし、SNARE蛋白質との相互作用が変化するために、シナプス小胞の開口放出量が増強されることを明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] Sumiko Mochida: "Role of the Doc2α-Muncl3-1 interactions in the neurotransmitter release process." Proc.Nath.Acad.Sci.USA. 95. 11418-11422 (1998)
• [文献書誌] Sumiko Mochida: "Evidence for a voltage-dependent enhancement of neurotransmitter release mediated via the synaptic protein interaction site of N-type Ca^<2+> channels." Proc.Nath.Acad.Sci.USA. 95. 14523-14528 (1998)
• [文献書誌] Shunji Kozaki: "Ganglioside GTlb as a complementary receptor component for Clostridium botulinum neurotoxin." Microb.Pathoge.nesis. 25. 91-99 (1998)
• [文献書誌] 持田 澄子: "培養自律神経細胞のシナプス形成とCa^<2+>チャネル" 自律神経. 35・2. 160-166 (1998)
• [文献書誌] 持田 澄子: "ボツリヌス・破傷風神経毒素" 神経眼科. 15・3. 294-296 (1998)
• [文献書誌] Jeffrey M.Ilardi: "Snapin:a SNARE-associated protein implicated in synaptic transmission." Nature neuroscience. 2・2. 119-124 (1999)
• [文献書誌] Sumiko Mochida: "Secretory Systems and Toxins" M.Linial,A.Grasso,P.Lazarovici, 476(26) (1998)
• [文献書誌] Katsuhiko Mikoshiba: "The Adrenal Chromaffin Cell" T.Kanno,Y.Nakazato,K.Kumakura, 424(7) (1998)