遺伝子操作技術を利用した視覚情報処理機構の解明 〜分子から行動まで〜

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精神活動の厳密な解明のためには、複雑な神経回路の動作機序を、シナプス単位で一つ一つ記述していくことが必須となる。本研究によって、視覚初期過程を担う網膜のシナプス(特に桿体視細胞から桿体入力型双極細胞へのシナプス)において、グルタミン酸トランスポーターというタンパク質分子がシナプス伝達特性に対し、どうやって、どのように影響するのかが明らかになった。グルタミン酸トランスポーターは近年、様々な中枢神経系の部位においてシナプス伝達特性を調節しうるタンパク質であることが報告されてきている。しかしながら、脳の一部を切り出した標本を使用しているため、生体内での実際の機能に関する示唆はほとんど得られていなかった。また、グルタミン酸トランスポーターのサブタイプを選択的に操作する手段が分子生物学的手法以外に存在しないため、具体的なサブタイプの機能差について記述した論文は数少ない。そのためか、グリア細胞やシナプス後細胞に発現しているグルタミン酸トランスポーターがシナプス伝達特性に関与するという報告はなされていたものの、シナプス前細胞に発現しているグルタミン酸トランスポーターの機能についての報告は殆ど存在しなかった。本研究では網膜スライス標本を用いることで、グルタミン酸トランスポーターの機能的な意義を検討した。さらに実験動物としてマウスを用いることでグルタミン酸トランスポーターのサブタイプ特異的な阻害を実現した。さらにコンピュータシミュレーションを用いることでシナプスにおけるグルタミン酸拡散のダイナミクスを推定した。その結果、シナプス前細胞である桿体視細胞の軸索終末部にEAAT5というサブタイプが高密度に発現しており、網膜における視覚情報処理の時間的・空間的解像度を向上させているということが示された。