神経・内分泌系におけるD-アスパラギン酸特異的輸送体と受容体の構造と機能

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D体アスパラギン酸は、神経・内分泌器官に多く含まれており、神経・内分泌機能に重要であると言われているが、その詳細は不明である。申請者は、D-アスパラギン酸が松果体におけるメラトニン合成の制御因子であることを見いだし、そのシグナリング経路を解析した。その結果、松果体細胞はD-アスパラギン酸を合成し、放出し、受容体を介してシグナルを伝達していることがわかってきた。この研究中に松果体細胞には、これまで神経ではみられなかった新しいD-アスパラギン酸受容体というべき受容体が発現していることを見いだした。この受容体はイオン型であり、D-アスパラギン酸が結合するとCa2+が細胞外より流入する。本研究の目的の一つは、この受容体のcDNAをクローン化し、その性質を解明することである。さらに、申請者の研究室ではPC12細胞においてD-アスパラギン酸が分泌顆粒に含まれており開口放出されること、そのためにD-アスパラギン酸が顆粒内に濃縮されることを見いだしている。申請者は、このプロセスが他の神経伝達物質の小胞内濃縮と同様の機構で行われておりD-アスパラギン酸に特異的な小胞型輸送系が関与していることを見いだした。本研究の二つの目的は、この輸送系のcDNAをクローン化しその性質を解明することである。そして、これらの研究を通じて、脳神経・内分泌系におけるD-アスパラギン酸の作動機構を分子レベルで解明する。以上のような目的の中で平成15年度は以下の事を明らかにした。これまでの我々の研究によって、松果体においてグルタミン酸やアスパラギン酸がメラトニン合成の抑制因子であることを見いだしそのシグナリング経路の解析を行ってきた。しかし、その解析の中で唯一、伝達物質の濃縮系が不明なまま残されていた。近年、我々の研究室を含むいくつかの研究室において無機燐酸を輸送すると考えられていたタンパク質(BNPI/DNPI)が小胞内にグルタミン酸を輸送する事を明らかにした。今年度はこれら小胞型グルタミン酸輸送体のタンパク質は神経細胞以外の松果体や精巣、膵臓ランゲルハンス氏等といった内分泌細胞においても発現しており機能しているとを見いだした。さらに、濃縮されたグルタミン酸が膵臓ラ島においてどのように機能しているのかをグルタミン酸シグナルの受け取り手として働くグルタミン酸受容体を指標に組織化学・生化学・分子生物学的な解析を行った。これによりグルタミン酸はラ氏島の主要機能である血糖調節ホルモンを複雑に制御している事を明らかにした。これらの成果はJ.Biol.Chem.(2003)やDiabetes.(2003,2004)に報告した。