細胞死における細胞内情報伝達分子のターゲティング機構の解明と薬物開発への応用

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中枢神経系におけるスフィンゴシンキナーゼ(SK)のターゲティング機構およびその役割を明らかにするために、ラット胎児海馬の初代培養神経細胞を用いて以下の解析を行った。まずラット海馬初代培養神経細胞におけるSK1の細胞内局在を調べたところ、定常状態においてSK1は前シナプス部位に限局的に発現していることが分かった。さらに脱分極刺激やグルタミン酸刺激による活動電位の誘発によって、前シナプスでのSK1の細胞質から膜へのトランスロケーションが観察された。また活動電位の誘発時にSKによるS1Pの産生増加も観察された。これらはSK1が神経細胞の前シナプスにおいて細胞質から膜ヘターゲティングしている事を示している。次にこのSK1のターゲティング機構の神経細胞機能における役割を調べた。SKの阻害剤は脱分極刺激による海馬神経細胞からのグルタミン酸の放出を抑制した。また、RNAi法によるSK1の発現抑制によっても同様に脱分極刺激によるグルタミン酸放出の抑制が観察された。これらの結果は、神経伝達物質放出機構においてSK1が重要な役割を担っている事を示している。さらに、脱分極刺激時にSKによって産生されたS1Pが前シナプス上に発現するS1P受容体に結合する事が分かった。また、外来のS1P刺激は海馬神経細胞におけるグルタミン酸の放出を誘発した。これらはS1Pが前シナプスにおいて自己分泌様に作用して神経伝達物質の放出を誘導している事を示している。本研究により、神経細胞の活動電位発生時にスフィンゴシンキナーゼ1が前シナプス膜ヘターゲティングし、S1Pの産生を促進し、このS1Pが自己分泌様に前シナプスのS1P受容体に作用し、その下流で神経伝達物質の放出および神経伝達物質放出の増強が引き起こされる、という新たなシグナル伝達機構の存在が明らかとなった。現在、細胞内情報伝達分子のターゲティング機構を光シグナルとして簡便に検出する新規プローブを開発中である。この新規プローブ開発は細胞内情報伝達分子のターゲティング機構を指標とした新規薬剤開発への応用へと発展するものと期待される。