シナプス小胞トランスポートソームの生理機能

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グルタミン酸は、生体内の全ての細胞内に存在するアミノ酸であるが、哺乳類中枢神経系では最も主要な興奮性神経伝達物質として働き、脳高次機能を支えている。ニューロンがグルタミン酸を神経伝達物質として放出するためには、細胞質に存在するグルタミン酸をシナプス小胞内腔へと輸送するタンパク質」小胞型グルタミン酸トランスポーター(VGLUT)」が必要不可欠である。これまでの脳から精製したシナプス小胞の生化学的解析から、VGLUTの輸送活性には、駆動力であるプロトン電気化学勾配を供給する液胞型プロトンATPase(V-ATPase)と塩素イオンチャネルの寄与が知られている。我々は、昨年度までに、組換えVGLUT1タンパク質とバクテリア由来のプロトンポンプを人工脂質二重膜に再構成する実験系を開発し、グルタミン酸/プロトン/塩素イオンの機能的共役相関を明らかにした。特に、小胞内腔に高濃度の塩素イオンが存在すると、膜電位勾配のみに依存するグルタミン酸輸送活性が検出できることを証明し、シナプス小胞内のグルタミン酸量を規定する新たな因子として小胞内塩素イオンを提唱した。本年度は、VGLUT1で見られる塩素イオン濃度依存性が、他の哺乳類VGLUTアイソフォームでも同様に見られることを見いだした(未発表)。また、海馬神経初代培養細胞において、細胞外の塩素イオン濃度を変化させることにより、シナプス小胞内腔の塩素イオン濃度を操作し、そのグルタミン酸神経伝達への影響を調べた結果、我々の再構成実験から提唱したモデルを支持する予備実験データを得た(未発表)。