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グルタミン酸は中枢神経系においてもっとも重要な興奮性シナプス伝達物質である。グルタミン酸受容体のうち代謝型の一群(mGluR)は中枢シナプスの可塑性に関与しており、その機能を解析することは学習や記憶の基本的メカニズムを理解するために不可欠である。近年、このmGluRが本来のリガンドであるグルタミン酸以外に細胞外カルシウムと相互作用することが分かってきた。本研究はこのような相互作用によってmGluRのグルタミン酸受容機能がどのように修飾されるかを詳細に検討した。
標本として単離培養した小脳プルキンエ細胞が自然発現しているmGluRの1型サブタイプ(mGluRl)を利用した。Whole-cell patch-clamp法を用いてプルキンエ細胞を電位固定し、mGluR1選択的グルタミン酸様アゴニスト(DHPG)を投与し、mGluR1シグナル伝達系制御下にある陽イオン・チャネル電流を測定することによりmGluRlの活性度を判定した。その結果、細胞外液中に生理学的濃度(2mM)のカルシウムが存在するとmGluR1のDHPG反応性が顕著に増強されることが分かった。また、カルシウム存在下では非存在下に比べてアゴニストに対するダイナミック・レンジ(有効なmGluR1活性化が惹起されるDHPG濃度範囲)が2倍以上に拡大されることが分かった。このダイナミック・レンジ拡大効果は細胞内カルシウムやプルキンエ細胞以外のmGluR1に依存しないことが分かった。これ以外にも、mGluR1-knockoutなどのトランスジェニック・マウスにおける解析結果から細胞外カルシウムがプルキンエ細胞自然発現mGluR1を活性化することも分かった。これらの事実は、カルシウムとmGluRの相互作用が生理学的条件下におけるmGluRの正常なグルタミン酸を恒常的に維持している可能性を示している。
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