標的遺伝子組換えマウスを用いたグルタミン酸情報伝達と小脳シナプス形成に関する研究

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09680735
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 渡辺 雅彦 北海道大学, 医学部, 教授 (70210945)
• キーワード: 小脳 / グルタミン酸受容体 / GluRδ2 / mGluR1 / GTP結合蛋白 / フォスフォリパーゼC / 平行線維 / 登上線維

研究概要

昨年度は、イオンチャネル型グルタミン酸受容体δ2サブユニット(GluRδ2)が平行線維・プルキンエ細胞間シナプスの形成に重要であることを、この遺伝子ノックアウトマウスのシナプス解析を通して実証した。本年度は、プルキンエ細胞シナプス形成過程における代謝型グルタミン酸受容体シグナル伝達系の機能的役割について検討した。
プルキンエ細胞には1型代謝型グルタミン酸受容体(mGluRl)が優勢に発現している。この受容体にはGq型GTP結合蛋白が共役し、フォスフォリパーゼCβ(PLCβ)を活性化する。in situ hybridizationにより、プルキンエ細胞にはGαqとPLCβ3/4が優勢に発現していることが判明した。特異抗体を作製して免疫組織化学法により検討した結果、これらの分子はプルキンエ細胞シナプスの接合周囲部においてmGluR1と共存していた。Cキナーゼは(PKC)はPLCβにより活性化される細胞内情報伝達系分子の一つで、プルキンエ細胞にはPKCγが優勢に発現している。これらの事実から、プルキンエ細胞における代謝型グルタミン酸受容体シグナルカスケードは、mGluR1-Gαq-PLCβ3/4-PKCγであると考えられた。そこでこれらの遺伝子ノックアウトマウスを用いてシナプス解析を行ったところ、いずれのマウスにおいても平行線維シナプスは正常に形成されていたが、登上線維・プルキンエ細胞間シナプスの神経支配様式は幼若型として知られる多重神経支配が残存していた。この事実は、代謝型グルタミン酸シグナル伝達系が登上線維シナプスの成熟過程に重要であることを示している。

研究成果

• [文献書誌] Watanabe,Masahiko: "Selective scarcity of NMDA receptor channel subunits in the stratum lucidum (mossy fiber-recipient layer) of the hippocampal CA3 subfield." Eur.J.Neurosci.10. 478-487 (1998)
• [文献書誌] Yamada,Keiko: "Glutamate transporter GLT-l is transiently localized on growing axons of the mouse spinal cord before establishing astrocvtic expression" J.Neurosci.18. 5706-5713 (1998)
• [文献書誌] Watanabe,Masahiko: "Patterns of expression for the mRNA corresponding to the four isoforms of phospholipase Cβ in mouse brain" Eur.J.Neurosci.10. 2016-2025 (1998)
• [文献書誌] Mitani,Akira: "Functional change of NMDA receptors related to enhancement of susceptibility to neurotoxicity in the developing pontine nucleus." J.Neurosci.18. 7941-7952 (1998)
• [文献書誌] Kano,Masanobu: "Phospholipase Cβ4 is specifically involved in climbing fiber synapse elimination in the developing cerebellum." Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 95. 15724-15729 (1998)
• [文献書誌] Mori,Hisashi: "Role of the carboxyl-terminal region of the GluRε2 subunit in synaptic localization of the NMDA receptor channel in vivo." Neuron. 21. 571-580 (1998)