小脳プルキンエ細胞におけるシナプス伝達の長期抑圧の分子機構の解析

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11170213
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 道川 貴章 東京大学, 医科学研究所, 助手 (90282516)
• キーワード: シナプス可塑性 / プルキンエ細胞 / 長期抑圧 / カルシウム / セカンドメッセンジャー / カルモジュリン / イノシトール3リン酸受容体

研究概要

神経細胞のシナプス伝達効率の可塑的変化には、細胞内Ca^<2+>濃度の上昇が必須であることが知られている。これまでに当研究室では、小脳プルキンエ細胞と平行線維間のシナプス伝達の長期抑圧(LTD):longtermdepression)において、細胞内Ca^<2+>放出チャネルであるイノシトール3リン酸受容体(IP_3R)およびリアノジン受容体によるCa^<2+>放出がLTDの誘導に必須であることを明らかにしてきた。本研究課題では、さらにCa^<2+>上昇以降の細胞内情報伝達系路を明らかにすることを目的とし、小脳プルキンエ細胞に非常に多く発現しているCa^<2+>受容タンパク質であるカルモデュリンの作用機序に着目して解析を行い、以下の結果を得た。
細胞内Ca^<2+>放出チャネルであるIP_3Rは細胞質Ca^<2+>の濃度により活性化および不活性化の二相性のフィードバック調節を受けることが知られていたが、マウス小脳より精製したIP_3Rを人工脂質二重膜に再構成し単一チャネル電流を測定することにより、Ca^<2+>による不活性化はIP_3Rに内在する性質ではなく、カルモデュリンによって担われていることを明らかにした。このことからカルモデュリンは平行線維刺激によるプルキンエ細胞内Ca^<2+>上昇を、特に細胞内貯蔵器官からのCa^<2+>の放出を抑制することでシナプス入力の場所に限局させ、LTDの入力特異性に寄与していることが示唆された。また、カルモデュリンの細胞内局在やCa^<2+>上昇に伴う局在の変動により、プルキンエ細胞内のIP_3誘導Ca^<2+>放出の細胞内Ca^<2+>に対する感受性に多様性が生じている可能性が考えられた。

研究成果

• [文献書誌] Michikawa, T.: "Calmodulin mediates calcium-dependent inactivation of cerebellar type 1 inositol 1,4,5-trisphosphate receptor"Neuron. 23. 799-808 (1999)
• [文献書誌] Hirota, J.: "Calmodulin inhibits inositol 1,4,5-triphosphate-induced calcium release through the purified and reconstituted inositol 1,4,5-triphosphate receptor type1"FEBS lett.. 456. 322-326 (1999)
• [文献書誌] Yoshikawa, F.: "Trypsinized cerebellar IP3 receptor : Structure and functional coupling of cleaved ligand binding and channel domains"J. Biol. Chem.. 274. 316-327 (1999)
• [文献書誌] Yoshikawa, F.: "Cooperative formation of the ligand binding site of the IP3 receptor by two separable domains"J. Biol. Chem.. 274. 328-334 (1999)