ボツリヌス神経毒素による神経伝達物質放出機構の解析

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神経情報受容・細胞内伝達系にはG蛋白質を含む制御系が存在することが明らかにされているが、神経伝達物質の放出系がどのような制御系に依っているかに関しては不明な点が多い。この研究は、ボツリヌス神経毒素の神経伝達物質放出阻害作用を利用して、神経終末前膜における伝達物質放出機構の分子的基盤を解明することである。この研究にでは、毒素結合性物質の分離精製を試み、当核物質の生理的機能について以下のように検討した。1)ラット脳シナプトゾームの1%コール酸ナトリウム可溶性画分をToyopearl HW-50sでゲル濾過し、巨大分子と低分子の2種類の画分を得た。前者は、分子量20万以上のタンパク質数種類とガングリオシドの複合体であり、毒素とともにマウスに注射すると、毒素活性を上昇させた。後者は分子量約7万のタンパク質と5万以下の十数種類のタンパク質からなり、毒素活性を抑制した。2)ラット脳シナプトゾームの1%コール酸ナトリウム可溶性画分と毒素を反応させ、毒素-毒素結合性物質複合体つくらせたのち、毒素の軽鎖に対する単クローン抗体を結合させたアフィニティーカラムに負荷した。このカラムに毒素重鎖の結合フラグメントを負荷したところ、分子量7万、4.5万、および3.5万のタンパク質が置換された。置換された分子のモル比はほぼ1:1:1であった。3)分子量4.5万および3.5万のタンパク質はGTP結合蛋白質のα鎖およびβ鎖の分子量に一致しており、分子量7万の分子はそれに結合しているタンパク質であると推測された。4)これらの結果から、毒素結合性物質はGTP結合蛋白質を含む複合体であろうと推測される。