シナプス伝達効率を制御する神経終末蛋白質の生理機能解析

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14380369
• Research Institution: Tokyo Medical University
• Principal Investigator: 持田 澄子 東京医科大学, 医学部, 教授 (30096341)
• Keywords: シナプス / 神経伝達物質 / シナプス小胞 / 神経終末蛋白質 / SNARE蛋白質 / Ca^<2+>チャネル / ミオシン / G蛋白質

Research Abstract

シナプス前終末蛋白質群のうちSNARE core複合体を形成する蛋白質は、シナプス前終末での活動電位発生に伴って膜電位依存性Ca^<2+>チャネルから流入したCa^<2+>の濃度上昇によって立体構造変化を起こし、機能ドメイン間の蛋白質-蛋白質相互作用が変化してシナプス小胞開口放出が起ると考えられている。そこで、培養ラット上頸交感神経節細胞シナプスを用い、1)SNARE蛋白質のひとつであるsyntaxinが自己リン酸化したCaMKIIαと結合して他のSNARE蛋白であるSNAP25、そしてCa^<2+>センサーであるsynaptotagminとの結合量を増し、シナプス伝達効率が調節される可能性を示した(業績1)。2)SNARE core複合体と結合することがわかっている脳由来Ca^<2+>チャネルのP/Q型α1サブユニットのミュータントcDNAをN型のみ発現しているシナプス前細胞に導入してP/Q型チャネルの発現を試み、Ca^<2+>チャネルα1サブユニットは内在性サブユニットと協調して機能的Ca^<2+>チャネルをシナプス前終末に発現するが、Ca^<2+>チャネルがシナプス前終末にまで運ばれるためにはα1サブユニットのシナプス前終末蛋白質との相互作用部位が必須であることを示した(業績2,3)。また、シナプス前終末での神経伝達物質放出部位へのシナプス小胞移送にミオシンIIBが機能しているがミオシンIIA、Va、Vbはシナプス前終末には発現せず機能しないことを、免疫蛍光染色、GFP-ミオシンの発現、ミュータントラット培養上頸交感神経節細胞間のシナプス伝達解析やミオシン重鎖フラグメントの導入による電気生理学的機能解析により明らかにした。さらに、G蛋白質のβγサブユニットは、SNARE core複合体に作用してシナプス小胞開口放出を制御する可能性が示唆されている。そこで、βγサブユニットをシナプス前細胞に導入して伝達物質放出量が減少することを確認し、今後の詳細な機能解析に備えた。

Research Products

• [Publications] Akihiro Ohyama: "Regulation of exocytosis through Ca^<2+> /ATP-dependent binding of autophosphorylated Ca^<2+>calmodulin-activated protein kinase II to syntaxin 1A"Journal of Neuroscience. 22・9. 3342-3351 (2002)
• [Publications] Sumiko Mochida: "Subtype-selective reconstitution of synaptic transmission in sympathetic ganglion neurons by expression of exogenous calcium channels"Proc. Nati. Acad. Sci. USA. 100・5. 2819-2824 (2003)
• [Publications] Sumiko Mochida: "Requirement for the synaptic protein interaction site for reconstitution of synaptic transmission by P/Q-type calcium channels"Proc. Nati. Acad. Sci. USA. 100・5. 2813-2818 (2003)
• [Publications] 持田澄子: "脳機能の解明 生命科学の主潮流"赤池紀扶. 570(9) (2002)