幼若ラット培養海馬ニューロンの可塑的シナプスにおける可視化BDNF分子の動態

培养幼鼠海马神经元塑料突触中 BDNF 分子动力学的可视化

• 批准号: 13210082
• 负责人: 山田 雅司
• 金额: $ 5.06万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (C)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13210082/
• 关键词: 脳由来神経栄養因子(BDNF); ニューロトロフィン; シナプス可塑性; カルシウム(Ca^<2+>); ホスホリパーゼCγ(PLCγ); グルタミン酸; グルタミン酸トランスポーター; IP_3

我々は、蛍光蛋白質GFPと脳由来神経栄養因子(BDNF)の融合蛋白質(BDNF-GFP)を長期的に安定発現させた培養海馬ニューロンを用いて、BDNF-GFPが神経活動依存的にスパイン近傍から放出される様子を観察することに成功した。この結果、BDNFがシナプス機能を亢進すべくスパイン近傍から放出される可能性を示した。今回我々は、この放出されたBDNFがどの様なシナプス機能に関与するか、その可能性としてラット培養中枢ニューロンにおける興奮性神経伝達物質グルタミン酸の放出および同期的Ca^<2+>オシレーションに対する影響に着目し解析を行った。ラット海馬、大脳皮質および小脳から培養したニューロンを用いて解析を行った結果、BDNFが急速にグルタミン酸を放出させることを見いだした。さらに、このBDNFによるグルタミン酸放出は、PLCγの阻害剤U73122、細胞内Ca^<2+>貯蔵器官のCa^<2+>を枯渇させるthapsigargin、IP_3受容体の阻害剤xestospongin Cにより抑制されることを見いだした。このことは、このグルタミン酸放出がPLCγ/IP_3を介した細胞内Ca^<2+>貯蔵器官からのCa^<2+>放出により引き起こされることを示唆している。また我々は、BDNFによるこの放出がグルタミン酸トランスポーターの阻害剤であるL-trans-2,4-PDCおよびDL-threo-β-benzyloxyaspartateにより抑制されることを見いだした。この結果は、通常のエキソサイトーシスではなくグルタミン酸トランスポーターの逆転輸送がこの放出過程に関与する可能性を示している。また我々は、培養大脳皮質ニューロンにおいて、ニューロンネットワークの成熟に伴い観察される自発的で同期的なCa^<2+>オシレーションにおけるその頻度が、BDNFにより増強されることを見いだした。さらに、このBDNFによるオシレーションの増強作用にもPLCγ/IP_3を介した細胞内Ca^<2+>貯蔵器官からのCa^<2+>放出およびグルタミン酸トランスポーターの逆転輸送が関与していることを見いだした。以上の結果は、BDNFがPLCγ/IP_3/細胞内Ca^<2+>経路の活性化、そしてそれに伴うグルタミン酸トランスポーターを介したグルタミン酸放出により神経伝達機能を増強する可能性を示している。

In this study, we successfully investigated the long-term stability of GFP and BDNF-GFP fusion protein in cultured hippocampus, which is derived from neurotrophic factor (BDNF). This result indicates the possibility of BDNF hyperfunction in the near future. In this paper, we analyzed the relationship between the release of BDNF and the function of BDNF, the possibility of BDNF release and the effect of BDNF release on the function of BDNF release and Ca^<2+> release. Hippocampus, large cortex, small cortex, In addition, BDNF, PLCγ inhibitor U73122, intracellular Ca^<2+> storage organ Ca ^<2 +> thapsigargin, IP_3 receptor inhibitor xospongin C inhibit acid release. The release of intracellular Ca^<2+> from storage organs is mediated by PLCγ/IP_3. The release of BDNF and L-trans-2,4-PDC was inhibited by the release of BDNF and DL-treo-β-benzyloxyaspartate. The results show the possibility that the emission process is related to the normal transport process. The frequency of Ca^<2+> 2 +-induced apoptosis and BDNF-induced apoptosis in cultured rat cortex were observed. In addition, the enhancement of BDNF activity is mediated by PLCγ/IP_3, and the release of Ca^<2+> from intracellular Ca^<2+> storage organs is related to the reverse transport of Ca^<2+> from intracellular Ca^<2+> storage organs. These results suggest the possibility that BDNF may activate the PLCγ/IP_3/intracellular Ca^<2+> pathway and enhance the function of the intracellular Ca ^<2 +> pathway.

项目成果

沼川 忠広: "Brain-derived Neurotrophic Factor-induced Potentiation of Ca2+ Oscillations in Developing Cortical Neurons"Journal of Biological Chemistry. 277・8. 6520-6529 (2002)

Tadahiro Numakawa：“脑源性神经营养因子诱导的皮质神经元振荡增强”生物化学杂志 277・8（2002 年）。

山田 雅司: "Analysis of tyrosine phosphorylation-dependent protein-protein interactions in TrkB-mediated intracellular signaling using modified yeast two-hybrid system"Journal of Biochemistry. 130・1. 157-165 (2001)

Masashi Yamada：“使用改良酵母双杂交系统分析 TrkB 介导的细胞内信号传导中酪氨酸磷酸化依赖性蛋白质-蛋白质相互作用”《生物化学杂志》130・1（2001）。