小脳プルキンエ細胞におけるシナプス伝達の長期抑圧の分子機構の解析

小脑浦肯野细胞突触传递长期抑制的分子机制分析

• 批准号: 11170213
• 负责人: 道川 貴章
• 金额: $ 4.48万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11170213/
• 关键词: シナプス可塑性; プルキンエ細胞; 長期抑圧; カルシウム; セカンドメッセンジャー; カルモジュリン; イノシトール3リン酸受容体

これまで当研究室では、小脳プルキンエ細胞と顆粒細胞の軸索である平行線維間のシナプス伝達の長期抑圧(LTD)において、細胞内Ca^<2+>放出チャネルであるイノシトール3リン酸受容体(IP_3R)によるCa^<2+>放出がLTDの誘導に必須であることを明らかにしてきた。本研究課題では、プルキンエ細胞におけるCa^<2+>動態形成の分子機構を解析するために、細胞質Ca^<2+>によるIP_3Rの正および負のフィードバック調節という二相性の活性制御に着目し、その分子機構を解析した。精製IP_3RのCa^<2+>依存性を調べることにより、低濃度Ca^<2+>による活性化はIP_3RにCa^<2+>が直接作用することにより引き起こされ、これに対し高濃度Ca^<2+>による抑制にはカルモジュリンが関与していることを明らかとした。その結果、カルモジュリンは平行線維刺激によるプルキンエ細胞内Ca^<2+>上昇を、特に細胞内貯蔵器官からのCa^<2+>放出を抑制することでシナプス入力部位に限局させ、LTDの入力特異性に寄与していることが示唆された。さらに、IP_3RのCa^<2+>感受性を人為的に操作することで引き起こされるプルキンエ細胞内のCa^<2+>動態の変化およびLTD誘導における効果を調べることを目的とし、Ca^<2+>感受性の異なるIP_3Rの作成を試みた。但し、IP_3Rはほとんどすべての細胞に発現していることから、これまで人為的に発現させたIP_3RのみによるCa^<2+>放出活性を測定することが困難であった。そこで本研究では、これまでに知られている3種類のIP_3Rサブタイプすべてに対して遺伝子ノックアウトを施した細胞に変異IP_3Rを導入する系を構築し、この実験系を用いることで外来性に発現させたIP_3Rの解析が可能であることを明らかにした。今後、この実験系により作成した変異受容体を用いることで、プルキンエ細胞樹状突起でのCa^<2+>動態の形成機構が明らかになることが期待される。

When the laboratory studies the long-term suppression (LTD) of the sinapus-mediated transport between the parallel linear dimensions of the axons of small and granulosa cells, it is clear that the induction of intracellular Ca^<2+> release from LTD through the intracellular Ca^<2 +> release from the intracellular intracellular Ca^<2+> receptor (IP_3R) must be achieved. This research topic is to analyze the molecular mechanism of Ca^<2+> dynamic formation in the cytoplasm, and the molecular mechanism of IP_3R positive and negative regulation of biphasic activity in the cytoplasm. The Ca^<2+> dependence of purified IP_3R is modulated by Ca^<2 +> at low concentration, and the activation of IP_3R is directly affected by Ca^<2+> at high concentration. The results showed that the increase of intracellular Ca^<2+> and the inhibition of Ca^<2 +> emission from intracellular storage organs were inhibited by parallel linear stimulation, and the force-specific expression of LTD was inhibited. The Ca <2+> sensitivity of IP_3R is artificially manipulated, and the Ca <2 +> dynamic change in the intracellular Ca <2 +> is induced. However, it is difficult to determine the Ca^2+> emission activity of IP_3R due to the artificial occurrence of IP_3R. In this study, three kinds of IP_3R were introduced into the cell, and the system was constructed. In the future, this system will be used to create a heterogeneous receptor, and the dynamic mechanism of Ca^<2+> formation in dendritic cells will be expected.

项目成果

Michikawa,T.: "Calmodulin mediates calcium-dependent inactivation of cerebellar type 1 inositol 1,4,5-trisphosphate receptor"Neuron. 23. 799-808 (1999)

Michikawa,T.：“钙调蛋白介导小脑 1 型肌醇 1,4,5-三磷酸受体的钙依赖性失活”神经元。

Michikawa,T: "Feedback regulation of the inositol 1,4,5-trisphosphate receptor/Ca^<2+> release channel by Ca^<2+>"Control and Diseases of Sodium Dependent Transport Proteins and Ion Channels. 217-220 (2000)

Michikawa,T：“Ca ^ 2 >对肌醇1,4,5-三磷酸受体/Ca ^ 2 >释放通道的反馈调节”钠依赖性转运蛋白和离子通道的控制和疾病。

Yoshikawa,F.: "Cooperative formation of the ligand binding site of the IP_3 receptor by two separable domains." J.Biol.Chem.274. 328-334 (1999)

Yoshikawa,F.：“IP_3 受体的配体结合位点由两个可分离的结构域协同形成。”

Hirota, J.: "Calmodulin inhibits inositol 1,4,5-triphosphate-induced calcium release through the purified and reconstituted inositol 1,4,5-triphosphate receptor type1"FEBS lett.. 456. 322-326 (1999)

Hirota, J.：“钙调蛋白通过纯化和重构的肌醇 1,4,5-三磷酸受体 1 型抑制肌醇 1,4,5-三磷酸诱导的钙释放”FEBS lett.. 456. 322-326 (1999)

Yoshikawa, F.: "Trypsinized cerebellar IP3 receptor : Structure and functional coupling of cleaved ligand binding and channel domains"J. Biol. Chem.. 274. 316-327 (1999)

Yoshikawa, F.：“胰蛋白酶化的小脑 IP3 受体：裂解的配体结合和通道域的结构和功能耦合”J。