神経終末機構におけるイノシトールポリリン酸の関与と分子機構の解析

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09680763
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 新延 道夫 大阪大学, 蛋白質研究所, 助教授 (80135748)
• 研究分担者: 有賀 純 大阪大学, 理化学研究所・ライフサイエンス筑波研究センター, 研究員 (10232076)
• キーワード: シナプトタグミン / イノシトールポリリン酸 / エンドサイトーシス / クラスリン集合蛋白質 / イノシトール6リン酸 / アルツハイマー病 / アミロイド前駆体蛋白質

研究概要

シナプトタグミンのC2Bドメインはイノシトールポリリン酸(IP)結合部位でありIPが結合することにより、シナプス連絡のブロックが生ずることをイカ巨大シナプスを用いた系とラット上頚部交感神経節細胞(SCGN)など哺乳類の初代培養系を用いた実験から明らかにした。また、このブロックがシナプス小胞の融合阻害にあることも明らかにした。さらに、C2Bドメインに対する特異抗体をSCGNの初代培養系に注入し、高頻度刺激を行なうとシナプス連絡が徐々に低下することから、C2Bドメインがシナプス小胞のエンドサイトーシスにも深く関わることを明らかにした。今年度はエンドサイトーシスの分子機構を解析する目的で、シナプトタグミンのC2Bドメインに対する結合蛋白質のスクリーニングをマウス全脳抽出液を試料として行なった。その結果、クラスリン集合蛋白質がイノシトール6リン酸で溶出される蛋白質として見出された。クラスリン集合蛋白質はシナプス小胞のエンドサイトーシス時のクラスリンコート形成に重要であり、しかも、IP結合蛋白質であることが明らかにされている。従がって、C2Bドメインがクラスリンコート形成に直接関わっていることを示唆しており、IPによるシナプス連絡のブロックはシナプス小胞の融合阻害のみならず、C2Bドメインへのクラスリン集合蛋白質の結合阻害も関与していものと考えられる。一方、最近、アルツハイマー病(AD)の発症と関わりのあるアミロイド前駆体蛋白質(APP)がシナプス小胞のエンドサイトーシスに関与していることが明らかにされつつある。そこで、APPのC末端ペプチドに対する抗体をSCGNに注入したところ、シナプス連絡が徐々に抑制されてくることを見出した。この結果はAPPがC末端側を介してエンドサイトーシスに直接関わっていることを証明するものであり、ADの初期症状であるシナプス機能の低下とも関連している可能性があり興味深い。

研究成果

• [文献書誌] Niinobe,M: "Synaptotagmin is an Inositol Polyphosphate Binding Protein : Isolation and Characterization as an Ins 1,3,4,5-P4 Binding Protein." Biochem. Biophys. Res. Commun.205. 1036-1042 (1994)
• [文献書誌] Fukuda,M: "Inositol-1,3,4,5-tetrakisphosphate Binding to C2B Domain of IP4BP/Synaptotagmin II" J.Biol.Chem.269. 29206-29211 (1994)
• [文献書誌] Llinas,R: "The Inositol High-Polyphosphate Series Blocks Synaptin Transmission by Preventing Vesicular Fusion : A Squid Giant Synapse Study" Proc. Natl.Acad.Sci.USA. 91. 12990-12993 (1994)
• [文献書誌] Fukuda,M: "Functional Diversity of C2 Domains of Synaptotagmin Family-Mutational Analysis of Inositol High Polyphosphate Binding Domain" J.Biol.Chem. 270. 26523-26527 (1995)
• [文献書誌] Mikoshiba,K: "Role of C2A Domain of Synaptotagmin in Transmitter Release as Determined by Specific Antibody Injection into the Squid Giant Synapse" Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 92. 10703-10707 (1995)
• [文献書誌] Fukuda,M: "Role of the C2B Domain of Synaptotagmin in Vesicular Release and Recycling as Determined by Specific Antibody Injection into the Squid Giant Synapse" Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 92. 10708-10712 (1995)
• [文献書誌] Yamaguchi,Y: "Myelin Proteolipid Protein (PLP),but not DM-20,is an Inositol Hexakisphosphate-binding Protein" J.Biol.Chem.271. 27838-27846 (1996)
• [文献書誌] Ohara-Imaizumi,M: "Distinct Roles of C2A and C2B Domains of Synaptotagmin in the Regulation of Exocytosis in Adrenal Chromattin Cells" Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 94. 287-291 (1997)
• [文献書誌] Mochida,S: "Roles of Synaptotagmin C2 Domains in Neurotransmitter Secretion and Inositol High-Polyphosphate Binding at Mammalian Cholinergic Synapses" Neuroscience. 77. 937-943 (1997)
• [文献書誌] Mizutani,A: "Regulation of AP-2-Synaptotagmin Interaction by Inositol High Polyphosphates" Biochem.Biophys.Res.Commun.240. 128-131 (1997)