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本研究では、プルキンエ細胞のシナプス形成過程におけるグルタミン酸シグナル伝達機構の機能的役割を明らかにする目的で、GluRδ2およびmGluR1を欠損する遺伝子ノックアウトマウスのシナプス解析を行った。GluRδ2は、平行線維-プルキンエ細胞間シナプスに特異的なイオンチャネル型グルタミン酸受容体サブユニットである。この分子欠損により、シナプス結合を持たない"裸の棘突起"が多数出現し、その結果、一個のプルキンエ細胞当たりの平行線維シナプス数は野生型の約半分にまで減少していた。この事実は、GluRδ2が平行線維シナプスの結合強化・安定化に関与する機能分子であることを示している。一方、mGluR1はプルキンエ細胞に優勢な代謝型グルタミン酸受容体である。この遺伝子欠損マウスを検索したところ、平行線維シナプスは正常に形成されていた。しかし登上線維の神経支配様式は幼若型である多重神経支配のまま残存していた。この事実は、mGluR1受容体が登上線維シナプスの成熟(排除)過程に重要な役割を果たしていることを示している。以上の結果より、プルキンエ細胞における2つのグルタミン酸シグナル伝達機構は、発達段階ではシナプス強化/排除の分子メカニズムとなってこの細胞のシナプス形成に深く関与していることが明らかになった。
さらに、本研究では、小脳バーグマングリアに豊富なグルタミン酸トランスポーターGLASTについても検討した。この遺伝子ノックアウトマウスにおいても登上線維の多重・神経支配が残存していた。この事実は、グリア細胞によるグルタミン酸の除去機構がシナプス形成にも影響を与えることを示している。
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