FK506結合蛋白質による新しい細胞外カルシウム流入制御機構

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11480246
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 松井 秀樹 岡山大学, 医学部, 教授 (30157234)
• 研究分担者: 森脇 晃義 岡山大学, 医学部, 講師 (10144742) ; 松下 正之 岡山大学, 医学部, 助手 (30273965) ; 近藤 英作 岡山大学, 医学部, 助手 (30252951) ; 陸 雲飛 岡山大学, 医学部, 助手 (60243458) ; 富澤 一仁 岡山大学, 医学部, 助手 (40274287)
• キーワード: カルシニューリン / FK506 / シクロスポリン / ホスファターゼ / シクロフィリン / 神経細胞死 / NMDA / グルタミン酸

研究概要

FK506結合蛋白質(FKBP)とカルシニューリン(ホスファターゼ2B)によって、神経細胞への細胞外からのCa^<2+>イオン流入が制御され、その結果神経細胞死が誘導される機構を解明し、免疫抑制剤FK506の神経保護薬としての可能性を探るため以下のような研究を行い、成果を得ることが出来た。
1)胎児脳から海馬神経細胞を初代培養し、グルタミン酸ならびにNMDAによる刺激で興奮性神経細胞死が誘導される系を確立する事に成功した。
2)海馬神経細胞培養系の興奮性神経細胞死はカルシニューリン抑制剤であるFK506やシクロスポリンAで抑制されるがラパマイシンでは抑制されない事を示した。
3)興奮性神経細胞死はNMDA受容体を介するCa^<2+>イオンの細胞内流入が重要であり細胞死誘導に先立ち細胞内CaNが細胞内で活性化されている事を直接証明する事に成功した。
4)カルシニューリンの構成的活性型(Constitutive Active)と優勢阻害型(Dominant Negative)の作製に成功し、これらを培養海馬神経細胞に発現させることに成功した。また優勢阻害型のカルシニューリンを発現させるとグルタミン酸受容体アゴニストによる遅発性神経細胞死が特異的に阻止される事も示した。
5)遅発性神経細胞死誘発には蛋白合成が必須であり蛋白質合成阻害剤は神経細胞死を阻害する。
以上のことから我々は興奮性神経細胞死ではNMDA受容体を介するCa^<2+>イオンの細胞内流入とそれに引き続いて起こるCaN活性化が必須であり、CaNが何らかの特異的な転写調節因子を脱リン酸化して活性化させ、細胞死誘発蛋白質(Death Factor)を発現させる機構を仮定する事が出来た。

研究成果

• [文献書誌] Lu, Y.-F., Moriwaki, A. et al.: "Enhanced Synaptic Transmission and Reduced Threshold for LTP Induction in fyn-Transgenic Mice"Eur. J. Neurosci.. 11. 75-82 (1999)
• [文献書誌] Zhen Yan, Tomizawa, K. et al.: "Protein phosphatase 1 modulation of neostriatal AMPA channels: regulation by DARPP-32 and spinophilin"Nature Neurosci.. 2. 13-17 (1999)
• [文献書誌] Matsusita, M., Nairn, A. C.: "Inhibition of the Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase I cascade by cAMP-dependent protein kinase"J. Biol. Chem.. 274・15. 10086-10093 (1999)
• [文献書誌] Yanagihara, M., Moriwaki, A. et al.: "Age-related variations in P300 latency to the numerical processing task"J. Brain Sci.. 24・1,2. 7-12 (1999)
• [文献書誌] Bach, M.E., Lu, Y.-F. et al.: "Age-related defects in spatial memory are correlated with defects in the late phase of hippocampal long-term potentiation in vitro and are attenuated by drugs that enhance the cAMP signaling pathway"Proc. Natl. Acad. Sci. U S A.. 96・9. 5280-5285 (1999)
• [文献書誌] Lu, Y -F., Kandel, E. R. et al.: "Nitric oxide signaling contributes to late-phase LTP and CREB phosphorylation in the hippocampus"J. Neurosci.. 19・23. 10250-10261 (1999)