神経細胞における極性輸送の分子機構

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神経細胞は、樹状突起と軸索という、機能的・構造的に大きく異なった領域をもった極性細胞である。神経細胞が興奮すると軸索の終末部からグルタミン酸が放出され、このグルタミン酸を次の神経細胞の樹状突起に存在するグルタミン酸受容体が受け取ることによって信号が伝達される。特にAMPA型グルタミン酸受容体(AMPA受容体)は樹状突起特異的に存在し、中枢神経系におる速い神経伝達を担っていることが知られている。近年の研究結果では、樹状突起表面に存在するAMPA受容体の数が変化することが、記憶・学習の基礎過程であることが明らかになってきた。したがって、正しい場所に、正しい数のAMPA受容体を輸送する機構を解明することは神経細胞の機能を理解するうえで極めて重要である。しかし、AMPA受容体がどのようにして樹状突起に正しく輸送されるのかについては不明な点が多い。申請者は、AMPA型グルタミン酸受容体はTransmembrane AMPA receptor Regulatory Protein (TARP)を介して小胞輸送を制御するAdaptor Protein Complex-4 (AP-4)に結合することを明らかにした(Matsuda, et. al. Neuron 2008)。AP-4はβ、ε、μ、σの4つのサブユニットからなる4量体タンパク質複合体であり、この中のMサブユニットをアンチセンスRNAにより、ノックダウンするとAMPA受容体が樹状突起のみならず、軸索にも輸送されるようになることを明らかにしている。同様にAP-4のβサブユニットのノックアウトマウスでもAMPA受容体が軸索に輸送されるようになることも示している。申請者らはこれらの結果から、AP-4はTARPを介してAMPA受容体に結合し、樹状突起特異的に輸送しているというモデルを提唱した。