自発的グルタミン酸放出のシナプス形成・成熟・伝達効率への寄与の解明

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グルタミン酸は、哺乳類中枢神経系において、主要な興奮性神経伝達物質として働き、感覚・認知・記憶・学習といった脳機能の根幹を支えている。ニューロンがグルタミン酸を放出する為には、グルタミン酸をシナプス小胞内腔に輸送する「小胞型グルタミン酸トランポーター(VGLUT)」が必要不可欠である。近年、VGLUT発現量が、グルタミン酸神経伝達強度と相関する可能性が示された。また、疾患とVGLUT発現量の関連を指摘する報告も相次いでいる。本研究計画では、シナプス小胞上のVGLUT発現量の変化が、シナプス形成・シナプス伝達・脳高次機能に及ぼす影響を解明する・為の研究基盤構築を目指し以下の研究を遂行した。(1)VGLUT1過剰発現Tgマウスの開発:前年度までに、LacZ-stopコドン配列の両側にloxPを配し、その下流にVGLUT1遺伝子を持つTgベクターをマウス受精卵に導入し、目的のレポーター遺伝子を持つTgマウス3系統を得ることに成功した。このTgマウスを、2種類のCreマウスと交配させ産仔を得たが、残念ながら、VGLUT1発現が有意に亢進しているマウス系統を得ることができなかった。(2)シナプス小胞レベルでのVGLUTタンパク質の定量:我々は、1小胞上には約10-15個のVGLUTが存在することを推定した。本年度は、免疫電子顕微鏡法を用いて、小胞上の金コロイド標識の個数がVGLUT1発現量を反映する実験条件を確立した。(3)VGLUT1発現量とグルタミン酸取込活性:VGLUT1ヘテロマウス全脳由来のシナプス小胞画分のグルタミン酸の小胞への輸送活性を検討したところ、野生型とヘテロマウス間に違いを認めなかった。最近報告されたVGLUT1ヘテロマウスの行動異常は、現状での生化学や電気生理学的測定では捉えられない現象を反映していると考えられる。