1997 Fiscal Year Annual Research Report
神経細胞における蛋白質リン酸化反応イメージング法の開発
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07558111
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
津本 忠治 大阪大学, 医学部, 教授 (50028619)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐々本 一美 株式会社同仁化学研究所, 研究部, 部長
工藤 佳久 東京薬科大学, 生命科学部, 教授 (20080179)
畠 義郎 大阪大学, 医学部, 助手 (20089882)
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| Keywords | シナプス可塑性 / 蛋白質リン酸化 / 蛋白質脱リン酸化 / 長期増強 / 長期抑圧 / 蛋白質キナーゼ / 蛋白質ホスファターゼ / 視覚野 |
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| Research Abstract |
シナプス長期増強や長期抑圧の誘発には入力によるシナプス後部のカルシウム濃度上昇及びそれに続くカルシウム/カルモデュリン依存性蛋白質キナーゼII(CaMキナーゼ)あるいはカルシウム/カルモデュリン依存性蛋白質ホスファターゼIIb(カルシニューリン)の活性化が重要だと考えられている。しかしながら、現在のところ、生きた大脳皮質ニューロンのシナプス後部で蛋白質リン酸化あるいは脱リン酸化反応がどの部位で如何なる動態で生じるのかについての実験的データは全くない。本研究では、皮質ニューロンにおいてこのリン酸化/脱リン酸化反応の動態をオンラインで画像化する技術開発をめざした。
結果
1)ラット視覚野スライスパッチ標本において、II/III層ニューロンからシナプス電流の測定と同時に樹状突起内カルシウム増加の動態をオンラインで画像化できることが明らかとなった。
2)CaMキナーゼのリン酸化反応によって蛍光強度を変えるプローブ(LEAS2)を開発し、それをパッチ電極を通してII/III層ニューロン内に注入したところ、長期増強を起こす条件のIV層刺激によって蛍光強度に変化が生じることが明らかとなった。この変化は主に樹状突起に生じ、5-10秒間持続する一過性のものであることも明らかとなった。
3)カルシニューリンの脱リン酸化反応によって蛍光強度を変えるプローブ(P-ARII)を開発し、上記と同様の方法でII/III層ニューロン内に注入したところ、長期抑圧を起こす条件のIV層刺激によって蛍光強度の変化を起こすことが明らかになった。この変化は約10秒の潜時で主に細胞体及び樹状突起分枝部に生じ20〜30分間持続した。
4)これらの蛍光強度の変化が真にCaMキナーゼのリン酸化あるいはカルシニューリンの脱リン酸化反応によって生じたかどうかを、それぞれの特異的阻害薬等を使って現在検討中である。
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[Publications] Yasuda,H., Kinoshita,S. and Tsumoto,T.: "Local contribution of NMDA receptors to synaptic input-induced rise of calcium in apical dendrites of layer II/III neurones in rat visual cortex." Neuroscience. (印刷中) (1998)
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[Publications] Akaneya,Y., Tsumoto,T., Kinoshita,S. and Hatanaka,H.: "Brain-derived neurotrophic factor enhances long-term potentiation in rat visual cortex." J.Neuroscience. 17. 6707-6716 (1997)
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[Publications] Torii,N., Tsumoto,T., Uno,L., Astrelin,A.V. and Voronin,L.L.: "Quantal analysis suggests presynaptic involvement in expression of neocortical short-and long-term depression." Neuroscience. 79. 317-321 (1997)
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[Publications] Kimura,F., Otsu,Y. and Tsumoto,T.: "Presynaptically silent synapses : Spontaneously active terminals without stimulus-evoked release demonstrated in cortical autapses." J.Neurophysiol.77. 2805-2815 (1997)
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[Publications] Akaneya,Y., Tsumoto,T., and Hatanaka,H.: "Brain-derived neurotrophic factor blocks long-term depression in rat visual cortex." J.Neurophysiol.76. 4198-4201 (1996)
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[Publications] Tsumoto,T. and Yasuda,H.: "A switching role of postsynaptic calcium in the induction of long-term potentiation or long-term depression in visual cortex." Seminars in Neurosci.8. 311-319 (1996)
