NMDA受容体のMg^<2+>ブロック特性が学習・記憶形成に果たす役割の遺伝学的解析

2004 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16015339
• 研究機関: (財)東京都医学研究機構
• 研究代表者: 齋藤 実 財団法人東京都医学研究機構, 東京都神経科学総合研究所, 副参事研究員 (50261839)
• 研究分担者: 宮下 知之 財団法人東京都医学研究機構, 研究員 (70270668)
• キーワード: NMDA受容体 / 学習記憶 / 分子メカニズム / ショウジョウバエ

研究概要

NMDA受容体(NR)サブユニットNR1のショウジョウバエホモローグdNR1はMg2+ブロックに必要なアミノ酸配列を持つが、NR2ホモローグdNR2ではMg2+ブロックに必要なアミノ酸配列を持たない。dNR1タンパクは匂い記憶に重要なキノコ体、antennal lobe、optic lobeなどのシナプス部位に存在し、dNR1、dNR2 mRNA両者とも同じ領域に由来する細胞に共発現している。ショウジョウバエの培養細胞であるシュナイダー(S2)細胞に発現系を変更してdNRの電気生理学的性質を調べたところ、dNR1、dNR2の2つで構成されるチャネルはショウジョウバエの生理学な細胞外Mg2+濃度(20mM)で、ほ乳類NRと同様のMg2+ブロック特性を示すことが分かった。dNR1の発現変異体を用いて、匂い学習記憶行動の解析を行った。変異体は初期学習や麻酔耐性記憶には異常を示さなかった。しかし、タンパク合成依存性の長期記憶に顕著な障害が見られた。これらのことからdNRは学習獲得やタンパク合成非依存性の記憶ではなく、長期記憶に関わる記憶情報の処理過程で、重要な役割を持つことが示唆された。
Mg2+ブロックが、学習記憶行動において、どのような機能的意義をもつかを解明するため、Mg2+ブロックを消失するようにアミノ酸配列の変異を入れたdNR1(N631Q)[Mg2+ブロック消失型]とdNR2をS2細胞に共発現させ電気生理学的解析を行った。その結果、この組み合わせではMg2+ブロックが消失していることが認められた。そこでdNR(N631Q)を過剰発現させたトランスジェニックフライで、匂い学習を調べた。これまでの予備的実験では、dNR1に対する先の変異体、トランスジェニックフライ同様の結果、即ち、正常な初期学習と長期記憶障害が観察された。

研究成果

• [雑誌論文] NMDA receptors mediate olfactory learning and memory in Drosophila. (2005)
  • 著者名/発表者名: Xia S^*, Miyashita T^*, Fu T-G^*, Lin W-Y, Wu C-L, Pyzocha L, Lin I-R, Saitoe M, Tully T, Chiana A-S.
  • 雑誌名: Current Biology (発表予定)
• [雑誌論文] Drosophila as a novel animal model for studying the genetics of age-related memory impairment (2005)
  • 著者名/発表者名: Saitoe M, Tamura T, Ito N, Horiuchi J
  • 雑誌名: Rev Neurosci (発表予定)
• [雑誌論文] Can flies shed light on our own age-related memory impairment? (2005)
  • 著者名/発表者名: Horiuchi J, Saitoe M
  • 雑誌名: Ageing Res Rev 4 ページ: 83-101
• [雑誌論文] Identification of the memory component that decays with age in Drosophila. (2004)
  • 著者名/発表者名: Saitoe M, Tamura T, Horiuchi J, Ito N
  • 雑誌名: Jpn J Neuropsychopharmacol 24 ページ: 231-237
• [雑誌論文] 加齢により傷害される記憶過程とその遺伝子経路の同定 (2004)
  • 著者名/発表者名: 齊藤 実
  • 雑誌名: バイオインダストリー 21 ページ: 27-35
• [図書] ブレインサイエンスレヴュー2004 (2004)
  • 著者名/発表者名: 齊藤 実
  • 総ページ数: 15