プロテインキナーゼCの神経可塑性制御における役割-GFP標識PKCを用いた研究-

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14580743
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 酒井 規雄 広島大学, 大学院・医歯薬学総合研究科, 教授 (70263407)
• 研究分担者: 関 貴弘 広島大学, 大学院・医歯薬学総合研究科, 助手 (50335650) ; 天野 託 広島大学, 大学院・医歯薬学総合研究科, 講師 (10294547) ; 松林 弘明 広島大学, 大学院・医歯薬学総合研究科, 助教授 (60165850)
• キーワード: リン酸化 / プロテインキナーゼC / PDK-1 / トランスジェニックマウス / 神経興奮伝播

研究概要

1)リン酸化酵素PDK-1のPKCに対するトランスロケーションに対する影響
Phosphoinositide-dependent kinase 1(PDK-1)は、PKCのactivation loopをリン酸化してPKCの成熟を引き起こす役割を持つリン酸化酵素である。このPDK-1がPKCの機能にどのような影響を与えるかを検討した。その結果、PDK-1によるPKC activation loopのリン酸化は、PKCの活性に必要不可欠であり、この部位がリン酸化されないPKCは、活性を持たず、また細胞膜にトランスロケーションしても細胞膜に長くとどまることが明らかになった。
2)脳部位特異的γPKC-GFP,εPKC-GFPトランスジェニックマウスの解析
γPKC-GFP発現小脳プルキンエ細胞において、2光子励起レーザー顕微鏡や高感度CCDカメラを用いて、γPKCのトランスロケーションの観察を試みた。各種グルタミン酸受容体作用薬、あるいは電気刺激により、γPKCのトランスロケーションが観察可能で刺激に応じてPKC-GFPのトランスロケーションが伝播していくライブイメージをとらえることが可能になった。本年度は、このPKC-GFPのトランスロケーションの伝播の注目し解析した。トランスロケーションの伝搬は、イオンの拡散による伝導よりは遅く軸索輸送よりは速いスピードを持ち、平行繊維の入力シナプスからプルキンエ細胞の細胞体の方に伝播した。この伝播には、代謝型グルタミン酸受容体の刺激が必須であった。また、一度伝播すると30分間の不応期が在ることが明らかになった。このように、我々の作成したマウスはターゲティングを指標にPECの神経系での機能を解析するツールとなるだけでなく、神経の興奮の伝播を蛋白質レベルで明瞭にイメージングすることが出来る新しい神経機能解析のための遺伝子操作動物であると考えられた。
3)小脳変性疾患原因遺伝子としてのγPKCの解析
最近、γPKCが小脳変性疾患の原因遺伝子の一つであることが明らかになった。変異の見つかっている領域は脂質との結合に重要なC1領域であり、遺伝性小脳変性症で見つかった変異を人為的に加えたγPKCの機能解析を行ったところ、フォルボールエステルとの親和性の違いや、トランスロケーションの際の細胞膜からの解離が早いこと、あるいは、細胞内局在の違いがあることが明らかになった。

研究成果

• [文献書誌] Shiwa, T.: "Perospirone, a novel antipsychotic agent, hyperpolarizes rat dorsal raphe neurons via 5-HT_<1A> receptor"J.Pharmacol.Sci.. 93. 114-117 (2003)
• [文献書誌] Matsubayashi, H.: "Electrophysiological characterization of nicotine-induced excitation of dopaminergic neurons in the rat substantia nigra"J.Pharmacol.Sci.. 93. 143-148 (2003)
• [文献書誌] Matsubayashi, H.: "Postsynaptic α4β2 andα7 type nicotinic acetylcholine receptors (nAChRs) contribute to the local and endogenous acetylcholine-mediated synaptic transmissions in nigral dopaminergic neurons"Brain Research. (in press). (2003)
• [文献書誌] Uchino, M.: "Isoform-specific phosphorylation of mGluR5 by PKC blocks Ca^<2+> oscillation and oscillatory translocation of Ca^<2+>-dependent PKC"J.Biol.Chem.. (in press). (2003)
• [文献書誌] Seki, T: "Adenoviral gene transfer of aspartoacylase ameliorates tonic convulsions of spontaneously epileptic rats"Neurochemistry Int.. (in press). (2003)
• [文献書誌] Kajimoto, T.: "Ceramide-induced apoptosis by translocation, phosphorylation and activation of protein kinase Cdelta at Golgi complex"J.Biol.Chem.. (in press). (2004)