標的に応じて適切な大きさのシナプスを形成する仕組みの解明

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シナプス形成過程には、遺伝情報に従って大まかにシナプスが形成される初期過程と、活動に応じ標的細胞に合わせた伝達を可能にする適切な大きさのシナプスを形成する後期のシナプス成熟過程が含まれる。ショウジョウバエ幼虫の神経一筋シナプスにおいては、筋肉細胞の脱分極が確実に行われるために、成長に伴って筋肉細胞が大きくなるにつれ、それを支配するシナプスも成熟する。このような、標的細胞に応じたシナプス成熟過程の分子メカニズムを明らかにすることを目的として以下の実験を行った。特に、6番、7番筋肉(M6,M7)上に形成されるシナプスを用いて解析を行った。この系では、筋肉細胞の大きさはM6のほうが1.5倍大きく、それに伴って、シナプス終末の面積が大きいことが知られている。このような筋肉細胞の大きさとシナプスの大きさの相関性を私はマッチングと呼ぶことにした。これまでに、マッチングは孵化直後の幼虫には存在せず、孵化数時間後に見られること、感覚神経の活動を阻害した幼虫では、正常なパターンでの神経-筋シナプス活動が抑制され、マッチングが見られなくなることが明らかになった。マッチングを引き起こす分子機構を解明するため、種々の変異体などでマッチングが起こっているかについて調べた結果、近年、シナプス成長に必要であると注目されているBMPシグナリングはマッチングに関与していないことが明らかになった。さらに、正常なパターンで神経-筋シナプスは活動するが、筋肉の活動のみが抑制された幼虫では、マッチングは阻害されないことが明らかになった。したがって、正常なパターンで神経-筋シナプスが活動することが、マッチングに必要であると考えられる。また、マッチングには筋肉細胞内のカルシウム・カルモジュリンキナーゼIIの活性レベルが関与する可能性が考えられたので、さらに検討を続けている。