Ca^<2+>透過型AMPA受容体の活性化によるCa^<2+>結合蛋白の局在変動とその意義

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われわれは最近この抑制ニューロンの一部で、Ca^<2+>透過型AMPARとCa^<2+>結合蛋白(calbindinD28k、parvalbumin)の共存を見出した。共存の機能的意義を探るために、ラット大脳皮質の培養神経細胞をAMPA/CTZ刺激したところ、calbindinD28k(CB)の局在が樹状突起、細胞体から、核に移行することを見出した。CBが核へ移行することから、遺伝子発現への関与の可能性を検討したところ、CBの核への局在変化と転写因子CREBのリン酸化の程度が相関することを見出した。CREBのリン酸化昂進とCBの存在、あるいはその核移行との因果関係の有無を明らかにするために、株細胞を用いて、外来遺伝子をアデノウイルスベクターを用いて発現させ、再構成実験をおこなった。Ca^<2+>透過型AMPARであるGluR2QとCBを強制発現させるとCREBのリン酸化が昂進したが、CBをGFPにかえると、CREBのリン酸化は昂進しなかった。膜表面のGluR2Qを検出したところ、CB存在下では陽性であったが、非存在下では陰性であった。このことから、CBの存在は、AMPA受容体の膜上への発現を促進しており、CB非存在下では機能するGluR2Qが充分ないことからCREBのリン酸化が昂進しないことが示唆される。他のCa^<2+>透過型AMPARであるGluR1、GluR3の膜表面発現もGluR2Qと同様にcalbindinに依存していたが、Ca^<2+>非透過型GluR2の細胞表面発現はcalbindinD28kに依存しないことがわかった。これ対してYFPを融合し核移行を阻害したYFP-CBとGluR2Qを過剰発現させた場合、CREBのリン酸化は昂進しなかった。ただし膜表面発現はCB存在下と同様であった。したがって、AMPA受容体依存的なCREBのリン酸化にはCBの核移行が必要であることが示唆された。以上のことかちグルタミン酸刺激からCREBのリン酸化という遺伝子発現調節に至る系において、Ca^<2+>透過型AMPARとCa^<2+>結合蛋白が相互に制御しあう機構がはたらいていることが明かとなった。