シナプス形成の遺伝解析

突触形成的遗传分析

基本信息

批准号：
11740414
负责人：
吉原基二郎
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Gunma University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2000
项目状态：
已结题

项目摘要

(1)シナプス可塑性、形成機構解明の為のシナプトブレビン突然変異体の解析シナプス小胞タンパクであるシナプトブレビンが完全に欠失したショウジョウバエ突然変異体を神経筋シナプスにおけるシナプス伝達についてバッチクランプ法を用いて電気生理学的に解析したところ、神経の興奮に同期して生ずる神経誘発電流が特異的に欠損していることがわかった。一方、形態学的な解析を行ったところ、シナプトブレビンが存在しなくても正常なシナプスが作られることがわかった。シナプトブレビンにおいても残存する微小シナプス電流を解析したところ、微小シナプス電流の生ずる頻度は細胞外カルシウム濃度に依存することがわかった。さらに、シナプス可塑性の機構にアプローチする目的で、cAMPによる調節を調べたところ、シナプトブレビン突然変異体では細胞外カルシウムが存在しないとcAMPによる微小シナプス電流頻度の促進がみられないことがわかった(Yoshihara et al.1999)。この結果は、cAMPによるシナプス可塑性の機構に二つの経路が存在することを示唆しており、さらに、カルシウム存在下での実験によってこのことを確認した(投稿中)。(2)新規突然変異体の単離、解析さらに新たなシナプス形成に関与する遺伝子を単離するため、エンハンサー・トラップ系統の大規模なスクリーニングを行った。エンハンサー・トラップ用のP因子としてはイーストの転写因子GAL4を発現させることのできるP因子を使用した(Brand and Perrimon,1993)。申請者と基礎生物学研究所の伊藤啓博士のふたりが中心になって、全国の有力研究所と連携して全国規模のコンソーシアムを形成した(NP project)。主に研究代表者がそのシステムの改良を行い、全メンバーによってこのP因子挿入を持つ約5000系統を樹立した。この系統から発現パターンによって多くのシナプス形成に関する突然変異体の候補を得ている。

（1）分析突触突变体以阐明突触可塑性和形成机制。当果蝇突变体进行电生理分析时，使用批处理夹方法在神经肌肉突触中进行突触传播时，神经激发同步时发生的神经诱导的电流特别缺陷。另一方面，形态学分析表明，即使没有突触，也可以产生正常的突触。在分析突触中纤维中剩余的微突触电流时，发现发生的微突触电流的频率取决于细胞外钙浓度。此外，当我们研究cAMP以接近突触可塑性机制的调节时，我们发现在突触纤维中突变体中，在没有细胞外钙的情况下未观察到cAMP的微突触电流频率（Yoshihara等，1999）。该结果表明，在cAMP的突触可塑性机理中存在两种途径，此外，我们通过在钙存在的情况下通过实验证实了这一点。（2）对新型突变体的分离和分析，对增强子陷阱线进行了大规模筛选，以分离涉及新突触形成的基因。作为增强子陷阱的P因子，我们使用了可以表达酵母转录因子GAL4的P因子（Brand and Perrimon，1993）。基本生物学研究所的申请人和伊托·广伊（Ito Hiroshi）是其中两个，他们与全国领先的研究机构（NP Project）合作组成了一个国家财团。主要研究人员主要改进了该系统，所有成员都通过此P因子插入大约5,000条线。从这种菌株中，许多用于突触形成的候选突变体是通过表达模式获得的。