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フタホシコオロギの持つ高度な嗅覚連合学習の分子機構を、イオンチャネルや受容体のレベルで明らかにするため、昆虫の記憶中であるキノコ体の内在ニューロン、ケニオン細胞にベータエスチンを用いた穿孔patch clamp法及びCell-attached patch clamp法を用い、一酸化窒素(NO)シグナル伝達系の同定チャネルに対する作用並びにNOの上流域と下流域に想定されるシグナル伝達経路を精査した。その結果、以下の知見を得た。
(1)Na活性化Kチャネル(K_<Na>チャネル)の開口確率(Po)はNOドナーのGSNO及びSNAPにより減少した。
(2)GSNOによるPo減少はPKG抑制剤のKT5823及びsGC抑制剤ODQにより消失した。
(3)NOの上流に位置するアセチルコリン受容体のサブタイプがM_1ムスカリン様受容体であることが判明した。
(4)M_1受容体はPLCとリンクしIP_3による細胞内ストアCaからのCa放出の関与が明らかになった。
(5)NOSの活性化にCA/CAM複合体が関与するか否かをCAM阻害剤W7'及びネガティブコントロールとしてのW5を用い調べた。その結果、Ca/CAMの関与が明らかになった。
(6)活動電位に対するGSNO作用を調べた結果、発火頻度の増大が観察された。
以上の結果は、条件付けを複数回繰りかえすと、匂い情報を媒介するAChはM_1受容体を活性化し、それに続くPLC活性化、IP_3-リアノジン受容体による細胞内CaストアからのCa放出、Ca/CAM複合体によるNOSの活性化NO産生、cGMP/PKG活性化という一連の生化学反応を引き起こし、K_<Na>チャンネルを抑制的に制御している可能性が示唆された。これらの結果は短期記憶を長期記憶に変換する分子機構の一部にK_<Na>チャネルの抑制による活動電位の発火頻度増大もしくは活動電位の持続時間延長が関与する可能性を示唆する。
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