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1)中枢神経系シナプス可塑性の可視化解析
中枢神経系シナプス可塑性のCa^<2+>シグナルによる制御メカニズムを、細胞内シグナル分子の可視化法により解析した。小脳プルキンエ細胞では、平行線維および登上線維からの特定のパターン入力によりシナプス伝達が低下する長期抑圧、あるいは亢進する長期増強(LTP)が生じる。このシナプス可塑性には様々なシグナル分子が関与すると考えられているが詳細は明らかでない。新たに開発した一酸化窒素インジケーターHBR-GFPを用い、平行線維入力に伴うNOシグナルの可視化に初めて成功した。これにより、NOシグナルは従来考えられているより狭い領域のシグナルとして機能し、シナプス特異的な長期増強(LTP)を惹起することが明らかになった。さらに、NOシグナル強度は平行線維の刺激頻度に対して二相性に依存し1Hzにおいて最高強度がえられ、高頻度刺激における抑制にはエンドカンナビノイドを介した逆行性シグナル伝達が関与することを明らかにした。さらに、LTPにも全く同様な平行線維刺激周波数依存性があることが明らかになった。以上により、小脳シナプスにおける重要なシナプス可塑性機構を明らかにした。
2)IP_3-Ca^<2+>シグナル系の抑制法(遺伝子改変マウスの作成)
IP_3-Ca^<2+>シグナル系を抑制する変異IP_3受容体遺伝子の上流にloxP配列を挿入し、CreリコンビナーゼでloxP配列を除去した後に変異IP_3受容体が発現するよう遺伝子をデザインする。次いで、これをトランスジーンとしてもつマウスの作成を開始した。
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