逆行性シナプス伝達制御因子による機能的神経回路網形成の分子生物学的研究

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本研究課題ではモデル生物線虫を用い、シナプス形成における標的(ターゲット)認識とそれに引き続く受容体の集積過程を制御する因子群、さらにその後のシナプス安定化のために重要な逆行性シナプス伝達を制御する因子群の単離・同定を試み、機能的な神経回路網形成の分子メカニズムを理解することを目的とした。シナプスターゲットの認識制御因子を単離するために、線虫のASEと呼ばれる化学感覚神経のプレシナプス部位を、GFPとの融合タンパク質を用いて特異的に可視化した線虫を作製した。その蛍光を指標に突然変異体のスクリーニングを行い、あるポストシナプス神経(ターゲット)とのシナプス形成が特異的に異常になった突然変異体を単離した。得られた突然変異体においては、6種類のASE神経のターゲット神経の中で、AIY神経とのシナプスに相当するGFPの蛍光が消滅するが、他の神経とのシナプスに相当するGFPの集積はほぼ正常であった。現在この突然変異体の詳細な表現型解析と原因遺伝子の同定を進めている。また、伝達物質受容体のシナプス特異的集積に関わる分子を同定するために、線虫の神経筋接合部におけるアセチルコリン(Ach)受容体とGABA受容体の集積を指標にしたスクリーニングを行った。その結果ナトリウムポンプの突然変異体を単離した。この突然変異体では、Ach受容体のみがポストシナプス部位に過剰に集積し、Achアゴニストに対しても非常に強い感受性を示すが、GABAに対する反応には影響が見られない。さらに、アミノ酸置換の異なる複数の突然変異体を用いて詳細な解析を行った結果、突然変異体のコリン作動性シナプスにおける伝達異常は、ポンプの機能異常による静止膜電位の脱分極によって引き起こされるのではなく、膜輸送に関与したナトリウムポンプの新規の機能の異常のためである可能性が示唆された。