神経回路強化に関わる神経終末カルシウムチャネルの機能解析

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幼若ラット(生後7日)の上頸交感神経節胞を単離し、神経成長因子存在下で数週間培養して形成したN型Ca^<2+>チャネルを介するコリン作動性シナプスのシナプス前細胞核内に脳由来P/Q型Ca^<2+>チャネルalpha1サブユニットcDNAを直接導入して、シナプス前終末に正常なP/Q型Ca^<2+>チャネル(WT)、カルモジュリン結合domain欠損ミュータントP/Q型Ca^<2+>チャネル(delta CBD)、IQ domainポイントミュータントP/Q型Ca^<2+>チャネル(IM-AA)、両 doubleミュータントP/Q型Ca^<2+>チャネル(deltaCBD/IM-AA)を発現させ、ω-コノトキシン存在下でN型Ca^<2+>チャネルをブロックして、脳由来P/Q型Ca^<2+>チャネルの活性化パターンの違いによる神経伝達物質放出変化を、電気生理学的手法を用いて解析した。シナプス前終末での短期可塑的現象として、paired-pulsefacilitation、augmentationとpost-tetanicpotentiationが知られている。Ca^<2+>チャネル活性増強を抑制したIQdomainポイントミュータントP/Q型Ca^<2+>チャネル(IM-AA)の発現は、paired-pulsefacilitation、augmentationを抑制した。また、Ca^<2+>チャネル不活性化を抑制するカルモジュリン結合domain欠損ミュータントP/Q型Ca^<2+>チャネル(deltaCBD)の発現では、シナプス伝達抑制が抑えられた。これらの結果は、神経活動に依存した神経終末内残存Ca^<2+>結合蛋白質カルモジュリンに結合してCa^<2+>チャネル活性を調節し、短期可塑性をもたらすことを示唆する。