中枢神経における細胞内Ｍ１ムスカリン受容体の発現メカニズムと記憶・学習との関係

2015 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 15K08250
• 研究機関: 金沢医科大学
• 研究代表者: 村松 郁延 金沢医科大学, 医学部, 客員教授 (10111965)
• 研究分担者: 西尾 眞友 金沢医科大学, 医学部, 教授 (80156041) ; 益岡 尚由 金沢医科大学, 医学部, 講師 (80509307)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: ムスカリン受容体 / 細胞内分布 / アセチルコリン

研究実績の概要

１．ムスカリン受容体（mAChR）は、代表的膜受容体である。しかし、我々はM1-mAChRサブタイプが中枢神経細胞では細胞内にも存在し、機能していることを発見した。そこで、何故M1サブタイプはアゴニスト刺激なしでも構成的に細胞内に存在するのか、N1E 115細胞を用いて検討した。mAChRのうち、構成的細胞内分布を示すのはM1サブタイプのみで、他のサブタイプ（M２‐M５）は細胞膜のみに局在した。しかし、M２‐M５サブタイプのC末をM1サブタイプのC末に置換すると、M２‐M５サブタイプも構成的に細胞内に分布するようになった。この結果は、M1サブタイプC末が細胞内分布に重要な役割を演じていることを示唆した。point mutationの研究から、M1サブタイプC末のトリプトファンを含むモチーフが細胞内分布に関与していることを明らかにした。抗体を用いて細胞膜のM1サブタイプを標識した後　細胞を３７℃に戻すと、標識した膜のM1サブタイプはアゴニスト刺激なしでも急速に細胞内に移動し、細胞膜から消失した。この結果から、M1サブタイプの細胞内分布は、細胞膜と細胞内の平衡状態がインターナリゼーション側に優位に傾いている結果であると考えられた。さらに、M1サブタイプのインターナリゼーションは、dynamin、clathrinおよびadaptor protein 2に依存していることも明らかにした。

２．細胞内M1サブタイプが活性化されるためには、親水性AChは細胞膜を通過しなければならない。そこで、AChエステラーゼを阻害して[3H]AChの取り込みを調べたところ、ラット大脳皮質切片は温度依存性、濃度依存性に積極的にAChの取り込みを示した。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

M1-mAChRサブタイプが細胞膜だけでなく細胞内にも分布するメカニズムを明らかにした。

今後の研究の推進方策

AChは、親水性のため、そのままでは細胞膜を通過しない。したがって、細胞内M1-mAChRサブタイプが刺激されるためには、AChは特異的に取り込まれなければならない。そこで、AChトランスポーターの存在を仮定し、同定を試みる。

次年度使用額が生じた理由

必要な試薬の納入が間に合わなかったため

次年度使用額の使用計画

次年度使用額は、試薬代として使用する

研究成果

• [雑誌論文] Long-term activation of group I metabotropic glutamate receptors increases functional TRPV1-expressing neurons in mouse dorsal root ganglia (2016)
  • 著者名/発表者名: Takayoshi Masuoka* , Makiko Kudo, Junko Yoshida, Takaharu Ishibashi, Ikunobu Muramatsu, Nobuo Kato, Noriko Imaizumi and Matomo Nishio
  • 雑誌名: Front. Cell. Neurosci. 巻: 10 ページ: 79
  • DOI: doi: 10.3389/fncel.2016.00079
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Activation of muscarinic cholinoceptor ameliorates tumor necrosis factor-α-induced barrier dysfunction in intestinal epithelial cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Md Rafiqul Islam Khan, Junsuke Uwada, Takashi Yazawa, Md Tariqul Islam, Susanne M. Krug, Michael Fromm, Shin-ichiro Karaki, Yuichi Suzuki, Atsukazu Kuwahara, Hatsumi Yoshiki, Kiyonao Sada, Ikunobu Muramatsu, Abu Syed Md Anisuzzaman, Takanobu Taniguchi.
  • 雑誌名: FEBS Letters 巻: 589 ページ: 3640-3547
  • DOI: doi: 10.1016/j.febslet.2015.10.029. Epub 2015 Oct 28.
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Evidence for conservation of the calcitonin superfamily and activity-regulating mechanisms in the basal chordate Branchiostoma floridae: insights into the molecular and functional evolution in chordates. (2015)
  • 著者名/発表者名: Toshio Sekiguchi, Kenji Kuwasako, Michio Ogasawara, Hiroki Takahashi , Shin Matsubara, Tomohiro Osugi, Ikunobu Muramatsu, Yuichi Sasayama, Nobuo Suzuki, Honoo Satake.
  • 雑誌名: Journal Biological Chemistry 巻: 291 ページ: 2345-2356
  • DOI: doi: 10.1074/jbc.M115.664003. Epub 2015 Dec 7.
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [図書] Musucarini Receptor: From Structure to Animal Models (2015)
  • 著者名/発表者名: Ikunobu Muramatsu, Hatsumi Yoshiki, Kiyonao Sada, Junsuke Uwada, Tananobu Taniguchi,
  • 総ページ数: 287(69-81)
  • 出版者: Springer