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Gタンパク質共役型受容体であるグループ1代謝型グルタミン酸受容体(mGluR)は、イオンチャネル型グルタミン酸受容体(iGluR、AMPA受容体やNMDA受容体など)と共に、中枢神経系の後シナプスにおいてグルタミン酸作動性シナプス伝達を担っている。iGluRは主にシナプス間隙内部に局在し、シナプス電流を介して神経細胞の電気的興奮性を制御する。一方、mGluRはシナプス間隙の外側(ペリシナプス領域)に局在し、Gqタンパク質シグナリング、特にイノシトール三リン酸(IP3)/IP3受容体を介した小胞体からのCa2+放出などにより、シナプス可塑性を始めとした様々な機能を担っている。しかしmGluRシグナリングの生理学的解析法は非常に限られており、機能的意義発現機構の解明に向けた大きな障壁となっている。本研究では、研究代表者がこれまでに開発を進めてきた独自の蛍光プローブ群を応用し、シナプス伝達に伴うmGluRシグナリングの光生理学的解析法の確立を目指す。急性スライスおよびin vivo大脳皮質における錐体細胞のスパイン周辺においてmGluRシグナリング関連分子の動態を可視化解析することで、シナプスmGluRシグナリングの誘導/拘束条件と入出力特性を明らかにすることを目指す。これまでに蛍光グルタミン酸プローブEOSの新規バリエーション開発に取り組み、異なる二波長の蛍光強度比によりシナプス外グルタミン酸濃度の定量を実現する技術を開発した。このratiometric EOSを用い、グルタミン酸スピルオーバーの定量や発火条件依存性などを明らかにした。さらに小胞体内腔のCa2+動態のイメージングを行い、グルタミン酸スピルオーバーとmGluR-IP3シグナリングの相関の解析を進めた。
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