神経活動に依存した翻訳調節とその生理的意義に関する研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15300122
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 新潟大学
• 研究代表者: 武井 延之 新潟大学, 脳研究所, 助教授 (70221372)
• キーワード: ニューロン / 蛋白合成 / 翻訳調節 / 神経活動 / eIF2a / eEF2 / カイニン酸 / グルタミン酸

研究概要

平成15年度には以下の研究成果をあげた。
申請者はすでにニューロンの培養系において神経栄養因子による翻訳因子及びそれらを制御する情報伝達因子の活性化を報告しているが、さらに他の神経活動メディエーターである神経伝達物質、脱分極刺激などの作用について検討した。代表的な興奮性神経伝達物質であるグルタミン酸は新規蛋白合成を顕著に減少させた。この時、eIF2a及びeEF2のリン酸化が誘導されていた。このことはグルタミン酸がニューロンにおいて翻訳の開始、伸展の両過程で抑制的に作用することを示している。すなわち神経栄養因子とは正反対の作用をするわけで、脳における翻訳調節の双方向性制御として興味深い。この結果を基に、個体における脳の過剰興奮が翻訳過程に及ぼす影響について検討した。ラットにカイニン酸を投与すると脳の過剰興奮によりてんかん様発作をおこす。このラットの海馬を取り出し、蛋白合成能とeIF2aのリン酸化状態について調べた。この時eIF2aのリン酸化は顕著に上昇し、全体的な蛋白合成能は低下するという、in vitroと同じ結果が得られた。以上のことから、ニューロン、及び脳内における翻訳過程は神経活動によって調節されていることが明らかとなった。この時、合成が低下する蛋白、増加する蛋白についてリボゾームプロファイリング及び二次元電気泳動で検索中である。
また現在一部着手しているが、次年度以降はさらに生理的条件下(学習記憶など)における翻訳調節について研究を行う予定である。

研究成果

• [文献書誌] Yuhara, A.: "Pituitary adenylate cyclase activating polypeptide and nerve growth factor cooperatively enhance choline acetyltransferase activity in postnatal basal forebrain neurons by complementary induction of different species of its mRNA"Biochem.Biophys.Res.Commun.. 301. 344-349 (2003)
• [文献書誌] Mizuno, M.: "Phosphatidylinositol 3-kinase : a molecule mediating BDNF-dependent spatial memory formation"Mol.Psychiatry. 8. 217-224 (2003)
• [文献書誌] Inamura, N.: "Differential Distributions of Translation Initiation, Elongation and Release Factors in Rat Hippocampus"Mol.Brain Res.. 111. 165-174 (2003)
• [文献書誌] Amada, N.: "Novel Mammalian Orthologue and Homologue for Drosophila_crooked neck Gene in Neuroblasts/Neural Stem Cells"J.Biochem.. 133. 615-623 (2003)
• [文献書誌] Seki, M.: "BDNF is Up-regulated by Postnatal Development and Visual Experience : Quantitative and Immunohistochemical Analyses of Neurotrophins in the Rat Retina"Invest.Ophtalmol.Vis.Sci.. 44. 3211-3218 (2003)
• [文献書誌] Inamura, N.: "Developmental changes of eukaryotic initiation factor 2B subunits in rat hippocampus"Neurosci.lett.. 346. 117-119 (2003)
• [文献書誌] Nagano T: "Brain-derived neurotrophic factor upregulates and maintains AMPA receptor currents in neocortical GABAergic neurons"Mol Cell Neurosci.. 24. 340-356 (2003)
• [文献書誌] Jourdi H: "Brain-derived neurotrophic factor signal enhances and maintains the expression of AMPA receptor-associated PDZ proteins in developing cortical neurons"Dev.Biol.. 263. 216-230 (2003)
• [文献書誌] Namba, H.: "Transforming growth factor-alpha changes firing properties of developing neocortical GAB Aergic neurons by down-regulation of voltage-gated potassium currents"Neuroscience. 122. 637-646 (2003)