神経グリア回路網における細胞内カルシウム放出チャネルの存在意義

細胞質おけるカルシウム濃度は百種類以上の蛋白質分子の活性制御機構に関与しており、その時間的・空間的制御は細胞機能に必須である。カルシウム動態を制御するチャネル蛋白質は数多く存在するが、中でもイノシトール1,4,5三リン酸受容体(IP_3受容体)は小胞体からのカルシウム放出を担う主要なチャネル蛋白質であり、その活性は様々なキナーゼや結合蛋白質によって制御されている。神経グリア回路網における細胞内カルシウム濃度変動や、IP_3受容体の機能や存在意義を明確にするためには、細胞種得的な遺伝子改変マウス(ノックアウトマウス)の作製が急務である。三種のIP_3受容体サブタイプ遺伝子のうち、タイプ1の遺伝子を欠損するマウスは様々な臓器の機能不全により致死であるため、多くの解析が不可能である。そこでまず神経細胞特異的にタイプ1 IP_3受容体を欠損するマウスの作製を行った。今年度までに、タイプ1 IP_3受容体の開始コドンを含むエクソン両端にloxP配列を挿入したマウスの作出に成功した。現在、大脳興奮性神経細胞にのみCreリコンビナーゼを発現するEmx-Creマウス(理化学研究所より入手済み)と交配を行っている。一方、タイプ3 IP_3受容体ノックアウトマウスを用い、神経成長因子(NGF)依存的なDRGの軸索伸長に対してIP_3受容体からのカルシウム放出が負の制御を行うことを明らかにした。これは、従来の薬理学的手法を用いた結果と相反するものであり、その分子機構解明により軸索伸長における新たなモデルの提唱につながり得るものであると考えている。

細胞質おけるカルシウム濃度は百種類以上の蛋白質分子の活性制御機構に関与しており、その時間的・空間的制御は細胞機能に必須である。カルシウム動態を制御するチャネル蛋白質は数多く存在するが、中でもイノシトール1,4,5三リン酸受容体(IP_3受容体)は小胞体からのカルシウム放出を担う主要なチャネル蛋白質であり、その活性は様々なキナーゼや結合蛋白質によって制御されている。神経グリア回路網における細胞内カルシウム濃度変動や、IP_3受容体の機能や存在意義を明確にするためには、細胞種得的な遺伝子改変マウス(ノックアウトマウス)の作製が急務である。三種のIP_3受容体サブタイプ遺伝子のうち、タイプ1の遺伝子を欠損するマウスは様々な臓器の機能不全により致死であるため、多くの解析が不可能である。そこでまず神経細胞特異的にタイプ1 IP_3受容体を欠損するマウスの作製を行った。今年度までに、タイプ1 IP_3受容体の開始コドンを含むエクソン両端にloxP配列を挿入したマウスの作出に成功した。現在、大脳興奮性神経細胞にのみCreリコンビナーゼを発現するEmx-Creマウス(理化学研究所より入手済み)と交配を行っている。一方、タイプ3 IP_3受容体ノックアウトマウスを用い、神経成長因子(NGF)依存的なDRGの軸索伸長に対してIP_3受容体からのカルシウム放出が負の制御を行うことを明らかにした。これは、従来の薬理学的手法を用いた結果と相反するものであり、その分子機構解明により軸索伸長における新たなモデルの提唱につながり得るものであると考えている。