脳モデルシナプスを用いた伝達物質放出機構の分子的・可視的・電気生理学的機能解析

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脳のシナプス伝達を担うca^<2+>チャネルの働きを明らかにすることを目的として、脳のシナプス伝達の大半を担うP/Q型、ある神経終末に存在が確認されているR型、また脳由来L型Ca^<2+>チャネルのα1サブユニットcDNAを培養交感神経節細胞核に直接ガラスピペットを用いて導入し、夫々のCa^<2+>チャネルの発現を試みた。これらのcDNAから蛋白合成されたα1サブユニットは、内在性α2-δ、βサブユニットとともに機能的Ca_<2+>チャネルを細胞体には一様に発現する。しかし、神経終末に輸送される量はそれぞれのCa^<2+>チャネルによって異なり、神経終末での発現量がP/Q型〉R型》L型となることが、各Ca^<2+>チャネルの特異的抗体を用いた蛍光免疫染色法、及び、特異的Ca^<2+>チャネル阻害剤を用いた電気生理学的実験から明らかとなった。Ca^<2+>チャネルのN型α1サブユニットは、シナプス終末蛋白質と相互作用して神経伝達物質の同期した放出に不可欠であることを既に示した。そこで、脳のシナプス伝達を担う他のCa^<2+>チャネルのシナプス終末蛋白質相互作用部位の機能を明らかにするために、培養交感神経節細胞神経終末での発現量が比較的多く、また相互作用部位が分かっているP/Q型α1サブユニットのミュータントcDNAの導入を試みた。ほぼ200アミノ酸からなる相互作用部位を欠損したP/Q型α1サブユニットは、細胞膜への機能的チャネルを発現できなかった。前から85アミノ酸を欠損したα1サブユニットは神経終末に機能チャネルを発現するが、発現量は無欠損α1サブユニットよりも少ないこと、さらに、後から70アミノ酸を欠損したα1サブユニットは神経終末に機能チャネルを発現し難いことが特異的抗体を用いた蛍光免疫染色法、及び、特異的Ca^<2+>チャネル阻害剤を用いた電気生理学的実験から明らかとなった。これらの実験結果から、脳由来Ca^<2+>チャネルα1サブユニットは、内在性サブユニットと協調して機能的Ca^<2+>チャネルを交感神経節細胞シナプスに発現するが、Ca^<2+>チャネルが神経末にまで運ばれるためにはシナプス終末蛋白質相互作用部位が必要であることが示唆された。