組織特異的な遺伝子発現を用いたシナプス可塑性におけるシナプス後細胞の役割の解明:ダブルパッチクランプ法による解析

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13680735
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 谷藤 高子 (森本 高子) 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (10311648)
• Keywords: シナプス形成 / CaMKII / 逆行性因子 / ショウジョウバエ / 神経・筋接合部 / 標的細胞 / シナプス伝達 / シナプス前細胞

Research Abstract

神経細胞はその標的細胞に到達し、適切な情報を伝えるためのシナプス伝達機構を確立する。さらに、シナプスを形成した後も、周りの環境の変化や受け取る刺激の程度に対応して、シナプス伝達効率を変えるという、可塑的な性質を持っている。シナプス伝達効率を可塑的に変化させる要因のうち、シナプス後細胞の変化、あるいはシナプス後細胞からの因子が関わっていることが示唆されている。しかし、シナプス形成・維持・可塑性におけるシナプス後細胞の役割を解明するために、有力な武器となるシナプス後細胞のみの遺伝子発現を調節する良い実験系は非常に限られている。本研究では比較的単純で、かつ、豊富な分子生物学的手法が利用できるショウジョウバエ胚・幼虫の神経・筋接合系を使用した。本年度は標的細胞内の分子を操作して、その影響を見る良い実験系として、同じ神経細胞がシナプスを作っている、隣り合う二つの筋肉細胞の一方のみ、遺伝子発現を容易に操作できる実験系を確立し、標的細胞由来因子によるシナプス形成への特異的な影響を、ダブルパッチクランプ法を用いて調べた。まず、標的細胞内のCaMKIIの活性化により、シナプス形成がどのように変化するか検討した。後シナプス電流をパッチクランプ法により測定し、シナプス伝達の変化を指標にした。その結果、孵化後3時間以内の幼虫ではCaMKII活性化により、シナプス伝達の促進が見られた。このシナプス伝達の変化はシナプス前細胞の変化によるもので、逆行性因子を介していることが、明らかになった。さらに、孵化後5時間以上経過した幼虫では逆に、シナプス伝達が抑制され、同じ神経細胞がシナプスを作るもう一方の筋肉細胞の応答が促進されているという興味深い結果も得られた。これらの結果を元にシナプス形成・維持・可塑性の分子機構を明らかにしていきたい。

Research Products

• [Publications] Takako Morimoto, Tanifuji, Hokto Kazam, Akinao Nose: "Retrograde signaling in the development of synapses : Involvement of CaMKII in the maturation of presunaptic function"Society for Neuroscience Abstracts. 27・2. 2400 (2001)