シナプス開口放出を担うシンタキシン1A、1B分子の機能の違いとその原因の探索

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申請者の所属する研究室で、神経組織においてシナプス開口放出を担うSNARE複合体の一員であるシンタキシン1AがCaMKIIとCa^<2+>依存的に結合することを見出した。この結合の生理的意義を明らかにする目的で、本研究課題ではシンタキシン1Aと自己リン酸化CaMKIIとの結合を阻害する変異(R151G)を導入した変異シンタキシン1A (R151G) KIマウスの解析を行った。本マウスではシナプス開口放出やエンドサイトーシスなどに関連する蛋白質の発現量や、SDS-resistant complexの量に変化はなく、また、海馬スライスにおける基本的な神経伝達は保たれていた。一方で、KIマウスでは、SNARE複合体に結合し開口放出の細胞内Ca^<2+>濃度上昇との同期性を高める分子であるcomplexinと、SNARE複合体との結合が低下していた。さらに、電気生理学解析によりKIマウスは基礎的な神経活動に異常は見られないが、持続刺激を与えた際に野生型と異なる短期可塑性を示すことが明らかとなった。CaMKIIは後シナプスにおける長期シナプス可塑性を制御することがよく知られているが、本研究で示されるような前シナプス可塑性への関与については殆ど明らかとなっていなかった。我々の結果は神経活動に伴い高度に自己リン酸化したCaMKIIがSNRE複合体の一員であるシンタキシン1Aと結合することで前シナプス可塑性を抑制的に制御していることを明らかにした。コンプレキシンはSNARE複合体に結合して開口放出を制御する蛋白質であり、その機能として、開口放出に対し抑制/促進の二面性を持つという特徴がある。しかし、第一義的には抑制的に働くことから、自己リン酸化CaMKIIとシンタキシン1Aの結合はSNARE複合体とコンプレキシンの結合を強める方向に働くことで、前シナプス可塑性を制御していると考えられる。