小脳プルキンエ細胞に形成される抑制性シナプスでは、プルキンエ細胞が強く脱分極するとGABA(A)受容体を介する応答が長時間にわたり増強される。本研究は、その脱分極依存性増強において、GABA(A)受容体応答の増強が受容体の特性変化によるのか、或いは細胞膜表面の受容体数が増加することによるのかを明らかにすることを目的としている。この目的達成のために、平成18年度はまずBrefeldin Aによりゴルジ体での受容体輸送を阻害することで、増強誘導時にGABA(A)受容体の細胞膜への新たな組み込みが出来ないようにしたプルキンエ細胞で脱分極依存性増強が起こるか否かを検討したところ、増強誘導に影響は無かつた。したがって、細胞膜表面の受容体数の増加が増強誘導のメカニズムである可能性は低いと考えられた。次に、GABA(A)受容体に直接結合してその機能的特性や細胞内輸送を調節するGABARAP分子に着目し、その脱分極依存性増強への関与を検討した。GABARAPとGABA(A)受容体との結合を競合阻害すると、脱分極依存性増強が障害された。また、GABARAPは微小管を構成するチューブリンとも結合することが報告されているが、そのチューブリン結合部位を欠失させた変異GABARAPをプルキンエ細胞に遺伝子導入すると、脱分極依存性増強が抑えられた。さらに、一度脱分極依存性増強を起こした後にGABARAPとGABA(A)受容体の結合を阻害すると、増強されたGABA(A)受容体応答が急速に減弱し、元の大きさに戻る結果を得た。この結果は、GABA(A)受容体にGABARAPが結合することが、増強状態の維持に本質的役割を果たすことを示唆する。以上の結果から、微小管・GABARAP・GABA(A)受容体の相互作用が巧妙に制御されることにより、GABA(A)受容体応答の長期増強が発現すると考えられる。
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