シナプス形成におけるニューレグリンと神経活動の役割

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これまで我々は、神経細胞がもつ電気的活動(自発発火を含む)のパターンが、環境(Epigenetic factor)に依存した神経回路形成と発達において重要ではないかといった仮説のもと実験をおこなってきた。現在、分子生物学的立場から神経活動パターンと分子の動きとの関係を明らかにし、神経活動パターンのもつ意味を分子生物学的に解析し、分子の動きとして説明できないかと考えており、分子生物学的側面から神経活動パターンのうち重要なパラメーターが何であるかの抽出を行っている。上記仮説を検証するために、これまでField Stimulationにより多量の培養細胞を同時に同じ条件で刺激できる電気刺激装置の開発を行い、複数の分子の挙動と神経活動のパターンとの関係を解析してきた。そのうち多機能分化増殖因子であるニューレグリン(NRG)は高頻度刺激により発現が上がり、かつNRG蛋白の蛋白分断が周波数依存的に制御され、NRG分子が神経活動により制御されていると同時にNRG自身により神経活動のパターンが制御されていることが明らかとなってきた。本年度の研究によりNRGは神経活動のパターンの影響をうけかつパターンを制御するモジュレーターとして機能している可能性が高いことが示唆された。NRGは神経系の発生分化修復に幅広く関与し、特にシナプスでは神経伝達物質受容体やイオンチャネルの活性を制御することが報告されており、シナプスの状態を制御する分子といえる。本年度は、上記刺激装置をより完壁なシステムとして、常法の電気生理学的方法やカルシウムイメージング法とカップルさせることにより、NRGをはじめとし、神経活動パターン/細胞内カルシウム濃度/分子の挙動との関係を明らかにできるシステムの確立に成功したと同時にNRG分子の挙動(特にNRG蛋白分断)と神経活動のパターンとの関係が証明できた。