海馬でのグルタミン酸受容体刺激によるシナプス伝達長期増強の分子機構

カルモデュリン(CaM)キナーゼIIはCa^<2+>/カルモデュリンによる活性化に伴って自己燐酸化される。自己燐酸化された酵素はCa^<2+>非依存型となり活性化を持続する。中枢シナプスでの記録情報の貯蔵機構にCaMキナーゼIIのこの持続的活性化が関与するという仮説を、私達は支持している。これまでに海馬神経細胞においてNMDA受容体の活性化が酵素のCa^<2+>非依存性活性上昇の引き金となること(J.Biol.Chem.,1992)、記憶モデルと考えられる海馬シナプス長期増強(LTP)においてCAl領域でこのCa^<2+>非依存性活性が上昇することを明らかにした(J.Biol.Chem.,1993)。本研究ではあらかじめ海馬切片を^<32>P-燐酸でATPプールをラベルした後in situでの燐酸化反応を解析した。シナプス前終末、シナプス後部におけるCaMキナーゼIIの基質と考えられるシナプシンI、microtubule-associated protein 2(MAP2)のin vivoにおける燐酸化反応が亢進した(J.Biol.Chem.,1995)。NMDA受容体阻害剤でLTPの発現を阻害するとこれらの燐酸化反応の亢進は完全に抑制された。カルモデュリン阻害剤、カルミダゾリウムの存在化でもこれらの燐酸化反応は抑制され、同時にLTPの発現も阻害された。CA1領域でのLTPではCa^<2+>非依存性活性のみならず、全活性も優位に上昇することを報告した(J.Biol.Chem.,1993)。今回、このCaMキナーゼIIの全活性の上昇に酵素蛋白の増加が部分的に関与することを明らかにした。これらの結果は海馬におけるLTPの発現にCaMキナーゼIIがシナプス前部、後部の両方において関与すること、さらに、蛋白質合成を介したシナプス部位でのCaMキナーゼIIの再構成が長期のLTPの繊維機構にも関与することを示唆している。

カルモデュリン(CaM)キナーゼIIはCa^<2+>/カルモデュリンによる活性化に伴って自己燐酸化される。自己燐酸化された酵素はCa^<2+>非依存型となり活性化を持続する。中枢シナプスでの記録情報の貯蔵機構にCaMキナーゼIIのこの持続的活性化が関与するという仮説を、私達は支持している。これまでに海馬神経細胞においてNMDA受容体の活性化が酵素のCa^<2+>非依存性活性上昇の引き金となること(J.Biol.Chem.,1992)、記憶モデルと考えられる海馬シナプス長期増強(LTP)においてCAl領域でこのCa^<2+>非依存性活性が上昇することを明らかにした(J.Biol.Chem.,1993)。本研究ではあらかじめ海馬切片を^<32>P-燐酸でATPプールをラベルした後in situでの燐酸化反応を解析した。シナプス前終末、シナプス後部におけるCaMキナーゼIIの基質と考えられるシナプシンI、microtubule-associated protein 2(MAP2)のin vivoにおける燐酸化反応が亢進した(J.Biol.Chem.,1995)。NMDA受容体阻害剤でLTPの発現を阻害するとこれらの燐酸化反応の亢進は完全に抑制された。カルモデュリン阻害剤、カルミダゾリウムの存在化でもこれらの燐酸化反応は抑制され、同時にLTPの発現も阻害された。CA1領域でのLTPではCa^<2+>非依存性活性のみならず、全活性も優位に上昇することを報告した(J.Biol.Chem.,1993)。今回、このCaMキナーゼIIの全活性の上昇に酵素蛋白の増加が部分的に関与することを明らかにした。これらの結果は海馬におけるLTPの発現にCaMキナーゼIIがシナプス前部、後部の両方において関与すること、さらに、蛋白質合成を介したシナプス部位でのCaMキナーゼIIの再構成が長期のLTPの繊維機構にも関与することを示唆している。