シナプス可塑性に伴うシナプス後膜内神経伝達物質受容体局在変化の高解像度解析

2006 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18022043
• 研究機関: 生理学研究所
• 研究代表者: 深澤 有吾 生理学研究所, 大脳皮質機能研究系, 助手 (60343745)
• キーワード: シナプス / 分子局在 / 受容体 / 電子顕微鏡 / 神経科学

研究概要

中枢神経系における興奮性シナプス伝達の強度はAMPA型グルタミン酸受容体受容体(AMPA受容体)の量的調節により担われていると考えられているが、分子局在を定量的に解析出来る方法論が無いため、生体内でシナプス内受容体がどの様に分布し、シナプス機能の変化により、どの様な局在変化が起こるかは不明である。そこで凍結割断レプリカ法を基盤とする分子局在技術「SDS処理凍結割断レプリカ標識法」の技術開発を行ない、小脳、海馬CA1領域と歯状回、外側膝状体の各領域中の膜タンパク質の分布様式を定量的に解析することを目指してきた。これまでの結果で、CAI領域および歯状回AMPA受容体とNMDA型グルタミン酸受容体(NMDA受容体)が異なる局在様式をとり、長期増強現象(LTP)に伴い、シナプス内AMPA受容体が選択的に増加し、この増加にGluRlサブユニットを含むAMPA受容体が関与している事を明らかにしてきた。
本年度は、このAMPA受容体の増加が動物を新規環境に置くだけで誘導可能である事を明らかにすると共に、シナプス内受容体局在の詳細な解析にも着手し、AMPA受容体はシナプス後膜上にモザイク上に分布し、LTP誘導に伴いその分布領域が広がる事、しかし、最高受容体局所濃度は増加しないことを突き止めた。また、同様な差は外側膝状体の中継細胞のシナプス間にも見られた。即ち、視覚入力を受けるシナプス後膜の多くはAMPA受容体が広く分布し、大脳皮質からの入力を受けるシナプスは受容体分布面積に大きなばらつきが有った。これらの事から、シナプス伝達は、AMPA受容体のシナプス後膜占有面積を変えることで調節されており、シナプス内AMPA受容体調節機構は、シナプス伝達の強度の調節の他に、神経終末からのグルタミン酸放出がより安定にシナプス後電位変化を誘導することにも関与している事が示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Dl-like dopamine receptors selectively block P/Q-type calcium channels to reduce glutamate release onto cholinergic basal forebrain neurones of immature rats. (2007)
  • 著者名/発表者名: Momiyama, T., Fukazawa, Y.
  • 雑誌名: Journal o Physiology 580 ページ: 103-117
• [雑誌論文] A CaV2.1 calcium channel mutation rocker reduces the number of postsynaptic AMPA receptors in parallel fiber-Purkinje cell synapses. (2006)
  • 著者名/発表者名: Kodama, T., Itsukaicht Nishida Y., Fukazawa, Y., Wakamori, M., Miyata M., Molnar E., Mori, Y., Shigemoto, R., Imoto, K.
  • 雑誌名: European Journal of Neuroscience 24 ページ: 2993-3007
• [雑誌論文] 凍結割断レプリカ免疫電子顕微鏡法 (2006)
  • 著者名/発表者名: 重本隆一, 深澤有吾
  • 雑誌名: 生体の科学 57 ページ: 273-280