Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

NMDA受容体 / シナプス伝達 / 長期増強 / ノックアウトマウス / 可塑性 / 電気生理学 / 分子生物学 / グルタミン酸

1.Srcファミリーチロシンリン酸化酵素によりリン酸化されるNMDA受容体NR2Bサブユニットのチロシン残基(チロシン1472)を同定した。このチロシンにリン酸化が入っているものだけを選択的に認識する抗体を作製し、それを用いて、生体の海馬においてもこの部位のリン酸化が起こっており、その程度が発達にしたがって増大することを見出した。さらに、海馬スライスCAl領域の長期増強の発現に伴って、NR2Bサブユニットのチロシン1472のリン酸化が増大することを明らかにした。
2.細胞接着分子であるテレンセファリンを欠損するマウスでは、正常シナプス伝達には異常が見られないが、海馬CAl領域での長期増強が増大し、さらに長期増強の飽和レベルが高いことから、シナプス伝達効率の可変域が増大していることがわかった。また、学習・記憶テストにおいて成績が野生型よりもよいことが明らかとなった。
3.海馬CAl領域において、3型リアノジン受容体がAMPA受容体媒介性の正常シナプス伝達と長期増強を制御していることを、3型リアノジン受容体を欠損するノックアウトマウスの解析から明らかにした。正常シナプス伝達の変化は、AMPA受容体のシナプス後肥厚部での蛋白量の変化ではなく、既存のAMPA受容体の特性の変化によることが示唆された。
4.グリア型のグルタミン酸トランスポーターであるGLT-lが欠損するとシナプス間隙でのグルタミン酸濃度が異常に上昇し、様々な障害を引き起こすことはすでに報告したが、GLT-l欠損により海馬CAl領域のLTPが強く障害されることを新たに見出した。これには、NMDA受容体が異常に強く活性化されることが関与することも明らかにした。

シナプス伝達 / グルタミン酸受容体 / 長期増強 / 海馬 / 電気生理学 / 分子生物学 / 可塑性 / ノックアウトマウス / カルシウム

1.海馬CA1領域において、シャッファー側枝を電気刺激し、放線状層にて興奮性シナプス電位を細胞外記録した。興奮性シナプス伝達の長期増強(LTP)にどのタイプのグルタミン酸受容体が関与するかを同定するため、まず、NMDAの細胞外投与の効果を検討した。NMDAの短時間投与では、シナプス電位の短期増強が観測されたが、LTPを誘導することはできなかった。一方、グルタミン酸短時間投与では、LTPが誘導でき、NMDA受容体以外のグルタミン酸受容体の関与が示唆された。2.代謝型グルタミン酸受容体(mGluR)がLTPに関与する可能性を検討するため、mGluRのアゴニストであるACPDのシナプス伝達に対する効果を観察した。ACPDの潅流投与では、短期抑圧が誘導されるのみで、LTPは誘導できなかった。CA1錐体細胞からのホールセル記録でも同様の結果を得たACPD投与とともに、細胞に繰り返し脱分極パルスを与えカルシウムチャネルを活性化させるとLTPが誘導された。したがって、細胞内カルシウム濃度上昇とmGluRの活性化が同時に起こったときにのみ、LTPが誘導される可能性が示唆された。この研究をさらに発展させるため、CA1領域に存在することが知られているmGluR5の機能ドメインに点変異を導入したものを発現する遺伝子操作マウスを現在作製中であり、mGluR5のLTPにおける役割をさらに詳細に検討する予定である。3.代謝型グルタミン酸受容体mGluR2がその誘導に関与する海馬CA3領域のシナプス伝達可塑性にカルシウム依存性のタンパクリン酸化酵素が関与することを明らかにした。CA3領域での長期抑圧の誘導にはシナプス前終末のmGluRの活性化が必要であるが、それだけでは十分ではなく、シナプス前終末へのカルシウムイオン流入とそれに引き続く生化学過程の調節が必要であることを明らかにした。

グルタミン酸受容体 / シナプス伝達 / 電気生理学 / 長期増強 / 長期抑圧 / 海馬 / ノックアウト / 分子生物学

1.海馬CA1錐体細胞からホールセル記録により興奮性シナプス電流(EPSC)を記録し、脱分極パルスを繰り返し与えるとEPSCの短期増強が見られるが、代謝活性型グルタミン酸受容体(mGluR)のアゴニストであるt-ACPDの存在下で同様のパルスを与えた場合には短期増強の時間経過が長くなった。このことから、長期増強(LTP)誘導にmGluRが関与する可能性が示唆された。2.遺伝子ターゲッティング法によりNMDA受容体のε1 (NMDAR2A)サブユニットをノックアウトしたマウスの海馬スライスを用いてシナプス伝達を検討した。ホールセル記録により、CA1領域におけるnon-NMDAシナプス応答に対するNMDAシナプス応答の比をwild-typeとmutantで比較したところ、mutantではその比が約半分に減少していた。また、CA1領域でのLTPはその大きさがmutantではwild-typeの約半分程度に減少していた。3.遺伝子ターゲッティング法によりNMDA受容体のε2 (NMDAR2B)サブユニットをノックアウトしたマウスの海馬スライスを用いてシナプス伝達を検討した。このmutantマウスは飲み込み反射が欠如するため、ミルクが飲めず生後半日以内に死亡するが、人工的に2、3時間おきにミルクを胃内に注入すると少なくとも生後3日までは正常に発育した。このように飼育したマウスの海馬スライスを用いてCA1領域におけるNMDAシナプス応答を調べたところ、mutantではnon-NMDAシナプス応答は正常に観察されたが、NMDAシナプス応答はまったく欠如していた。生後3日のwild-typeではLTPは誘導できなかったが長期抑圧(LTD)は誘導可能であった。生後3日のmutantではすべての例でLTDは誘導できず、NMDA受容体の活性化がCA1領域におけるLTD誘導に必須であると結論された。

【研究分担者】
鈴木紀光	神戸大学	大学院・医学系研究科	助手	(Kakenデータベース)