グルタミン酸レセプターの同定と神経機能解明への応用

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 63060006
• 研究機関: (財)東京都神経科学総合研究所
• 研究代表者: 川合 述史 東京都神経科学総合研究所, 専門参事 (00073065)
• 研究分担者: 佐原 資謹 東京都神経科学総合研究所, 流動研究員 (40206008) ; 島崎 久仁子 東京都神経科学総合研究所, 研究員 (40142153) ; 三輪 昭子 東京都神経科学総合研究所, 研究員 (60142155) ; 萩原 健一 東京大学, 薬学部, 助手 (40192265) ; 中嶋 暉躬 東京大学, 薬学部, 教授 (50012597)
• キーワード: グルタミン酸レセプター / グルタミン酸 / JSTX / クモ毒素 / GTP結合蛋白 / アビジン・ビオチン / 小脳 / 海馬

研究概要

1)グルタミン酸レセプターの阻害活性をもつ16種のクモ毒素の構造を決定し、またそのアナログ化合物を合成してレセプターの阻害機構と阻害分子の構造の関連を明らかにした。
2)標識化クモ毒素利用によるグルタミン酸レセプターの可視化:放射性ヨード化JSTXを用いオートラジオグラフィー法を用い放射活性が甲殼類神経筋シナプス部位に一致することを明らかにした。またビオチンを結合させたクモ毒素JSTXを用い、アビジン・ビオチンの特異的結合反応を利用してラットの小脳および海馬におけるグルタミン酸レセプターの分布を組織化学的に明らかにし、その結合部位が非NMDA型レセプターの分布と一致することを示した。
3)各種組織におけるグルタミン酸レセプターの電気生理学的解析:海馬スライス標本を作成し、錐体細胞より膜電位固定法によりシナプス後電流を計測し、この電流が複数のグルタミン酸レセプターのサブタイプの活性化によることをJSTXなどの阻害薬の効果により証明した。またラット海馬の培養細胞からパッチクランプ法により単一チャンネル電流の記録を行いクモ毒素などによる阻害様式の解析を行った。
4)シナプス前グルタミン酸レセプターの特性:イセエビのシナプス前神経に数本の微小電極を刺入する手法により神経終末に発生する電位の直接の観測が可能となった。グルタミン酸を投与するとシナプス前膜からはカリウム依存性の過分極電位が発生しこれはクモ毒素で遮断されず、百日咳毒素によって遮断されGTP結合蛋白を介する電位であることが分かった。この結果からシナプス後膜におけるJSTX感受性のレセプターとは異なるグルタミン酸レセプターがシナプス前膜に存在することが明らかになった。

研究成果

• [文献書誌] N.Kawai et al.: "Zinc ion enhances the blocking potency of synthetic analogs of spider toxin(JSTX)on the glutamate receptor." Neuroscience Research. 6. 358-362 (1989)
• [文献書誌] H.Pan-Hou et al.: "A spider toxin(JSTX)inhibits L-glutamate uptake by rat brain synaptosomes." Brain Research. 476. 354-357 (1989)
• [文献書誌] M.Saito et al.: "Effects of a spider toxin(JSTX)on hippocampal CA1 neurons in vitro." Brain Research. 481. 16-24 (1989)
• [文献書誌] T.Abe et al.: "Comparative study of amino acid composition in an extract from hornet venom sac." Toxicon. 27. 683-688 (1989)
• [文献書誌] T.Abe et al.: "Blocking of repetitive response from a neuromuscular preparation of Tenebrio molitor by phosphotriesters." Comparative Biochemistry and Physiology. 92C. 309-313 (1989)
• [文献書誌] T.Asami et al.: "Acylpolyamines mimic the action of Joro spider toxin(JSTX)on crustacean muscle glutamate receptors." Biomedical Research. 10. 185-189 (1989)
• [文献書誌] K.Shimazaki et al.: "A spider toxin(JSTX)-binding protein in rat hippocampus." Biomedical Research. 10. 401-403 (1989)
• [文献書誌] A.Miwa et al.: "G protein is coupled to presynaptic glutamate and GABA receptors in lobster neuromuscular synapse." Journal of Neurophysiology. 63. 173-180 (1990)
• [文献書誌] K.Shimazaki et al.: "A histochemical study of glutamate receptor in rat brain using biotinyl spider toxin." Neuroscience Letters.
• [文献書誌] N.Kawai et al.: "Characterization of glutamate receptor by spider toxin" Journal of Toxicology-Toxin Reviews.
• [文献書誌] H.Ino et al.: "Characterization of binding sites for spider toxin[^3H]NSTX-3 in rat brain." Neuroscience Research.
• [文献書誌] 川合述史: "イオンチャンネルとレセプターの分子構造" Clinical Neuroscience. 7. 26-29 (1989)
• [文献書誌] 中嶋暉躬,川合述史: "クモ毒ーその構造と作用ー" 現代化学. 216. 48-55 (1989)
• [文献書誌] 川合述史,中嶋暉躬: "グルタミン酸レセプターー脳代謝とその異常ー" 代謝. 26. 202-207 (1989)
• [文献書誌] 川合述史: "グルタミン酸受容体:現状と展望" 代謝. 26. 3-11 (1989)
• [文献書誌] 中嶋暉躬,川合述史: "グルタミン酸ブロッカーとしてのクモ毒" 化学と生物. 27. 555-556 (1989)
• [文献書誌] 川合述史: "アルコール毒性とグルタミン酸受容体" 医学のあゆみ. 151. 431-432 (1989)
• [文献書誌] K.Shimazaki et al.: "Spider toxin(JSTX)-binding protein in rat hippocampus" Soc.Neurosci.Abstr.15. 531 (1989)
• [文献書誌] Y.Sahara et al.: "NMDA receptor mediated synaptic transmission between the Schaffer collateral-commissural pathway and CA1 pyramidal cells of guinea-pig hippocampal slice." Neuroscience Research. suppl.9. 136 (1989)
• [文献書誌] K.Shimazaki et al.: "Specific binding of labeled spider toxin to the rat brain" Neuroscience Research. suppl.9. 139 (1989)
• [文献書誌] K.Shimazaki et al.: "JSTX-binding protein in rat hippocampus" Japanese Journal of Physiology. 39. s77 (1989)
• [文献書誌] N.Kawai et al.: "Neurotransmitters:Focus on excitatory amino acids(Kanazawa I.ed.)" Excerpta medica, 12 (1989)
• [文献書誌] N.Kawai et al.: "Physiology and Pharmacology of Transmembrane signalling.(T.Segawa,M.Endo,M.Ui and K.Kurihara eds.)" Elsevier, 8 (1989)
• [文献書誌] 川合述史: "脳と毒物" 朝倉書店, 208 (1989)
• [文献書誌] 川合述史、中嶋暉躬: "内因性神経活性物質(吉田博編)" 中外医学社, 9 (1989)