スパインにおけるカルシウムチャネルの拡散制御とカルシウムシグナル制御機構の解明

神経細胞において、小胞体からのカルシウム放出は、神経の正常な発達、シナプス可塑性の誘導など、多くの神経活動に必要不可欠である。IP_3受容体タイプ1(IP_3受容体1)は小胞体からのカルシウム放出を担うチャネルの一つであり、小脳プルキンエ細胞では、IP_3受容体1からの局所的なカルシウム放出が長期抑圧の誘導に関与していることが知られている。しかし、小胞体は樹状突起全体に一様に張り巡らされており、どのように局所的なカルシウム放出が制御されているかは明らかになっていない。そこで、私は神経細胞における局所的なカルシウム放出の制御機構を、プルキンエ細胞のスパインにおけるIP_3受容体1の拡散に着目して明らかにすることを試みた。IP_3受容体1のスパインにおける動態は、小脳スライスに遺伝子銃を用いてGFPを融合したIP_3受容体1(GFP-IP_3受容体1)を発現させ、蛍光退色回復法を用いて、拡散を観察することにより明らかにする。スパインはダイナミックに形が変化することから、拡散定数を求めるためには、スパインの形状の変化を計算に入れなければならない。しかし、スパインの形状のモニターは困難なため、今回私は異なる蛍光タンパク質を融合した二種類のタンパク質を発現させ、これらのタンパク質の拡散の比を求めることにより、スパインの形状の変化をキャンセルすることにした。現在、赤系蛍光タンパク質DsRedの改変タンパク質であるtdtomatoを小胞体膜上のカルシウムポンプであるSERCAに融合したtdtomato-SERCAと、GFP-IP_3受容体1を同時に発現させ、拡散を観察することに成功した。また、融合させる蛍光タンパク質を逆にした、tdtomato-IP_3受容体1とGFP-SERCAの同時発現も試みている。今後は得られたデータから、拡散の比を定量的に解析する予定である。

神経細胞において、小胞体からのカルシウム放出は、神経の正常な発達、シナプス可塑性の誘導など、多くの神経活動に必要不可欠である。IP_3受容体タイプ1(IP_3受容体1)は小胞体からのカルシウム放出を担うチャネルの一つであり、小脳プルキンエ細胞では、IP_3受容体1からの局所的なカルシウム放出が長期抑圧の誘導に関与していることが知られている。しかし、小胞体は樹状突起全体に一様に張り巡らされており、どのように局所的なカルシウム放出が制御されているかは明らかになっていない。そこで、私は神経細胞における局所的なカルシウム放出の制御機構を、プルキンエ細胞のスパインにおけるIP_3受容体1の拡散に着目して明らかにすることを試みた。IP_3受容体1のスパインにおける動態は、小脳スライスに遺伝子銃を用いてGFPを融合したIP_3受容体1(GFP-IP_3受容体1)を発現させ、蛍光退色回復法を用いて、拡散を観察することにより明らかにする。スパインはダイナミックに形が変化することから、拡散定数を求めるためには、スパインの形状の変化を計算に入れなければならない。しかし、スパインの形状のモニターは困難なため、今回私は異なる蛍光タンパク質を融合した二種類のタンパク質を発現させ、これらのタンパク質の拡散の比を求めることにより、スパインの形状の変化をキャンセルすることにした。現在、赤系蛍光タンパク質DsRedの改変タンパク質であるtdtomatoを小胞体膜上のカルシウムポンプであるSERCAに融合したtdtomato-SERCAと、GFP-IP_3受容体1を同時に発現させ、拡散を観察することに成功した。また、融合させる蛍光タンパク質を逆にした、tdtomato-IP_3受容体1とGFP-SERCAの同時発現も試みている。今後は得られたデータから、拡散の比を定量的に解析する予定である。