シナプスにおける顆粒と細胞膜の融合遇程のリアルタイム観察とその開始機構

实时观察突触处颗粒与细胞膜的融合过程及其引发机制

基本信息

批准号：
03225215
负责人：
寺川進
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Okazaki National Research Institutes
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1991
资助国家：
日本
起止时间：
1991 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、シナプスにおける伝達物質放出の活動を光顕によって直接捉えることを目指し、シナプス仮説を最終的に実証し、顆粒融合の動的な特性を調べて、膜融合の謎を解くことを最終目標とする。このために、培養クロマフィン細胞が形態学的にシナプスと類似の構造を形成した終末においてエキソサイト-シスの超高倍率光学顕微鏡観察をし、次のようなことがわかった。分泌顆粒は終末内で常に揺動しており、頻繁に細胞膜に接着しては離れることを繰り返している。この揺動の程度は電気刺激の有無によって変化しない。したがって、顆粒は放出可能群と予備群とに部位によって分けられる様なものではない。刺激後に分泌頻粒が細胞膜に接着するか、もしくは、接着中に刺激が加わると融合過程が起動しエキソサイト-シスが起こる。刺激によって顆粒が急速に細胞膜に衝突することはない。顆粒同士は細胞内で融合しない。顆粒は、融合開始前に膨らむことはないが、融合開始直後には膨らむことがあり、Ω形の顆粒膜は大きな陥没孔に成長することがある。このような陥没孔には顆粒がよく融合する。その融合にいたる過程は、化学反応に似て、分子同士の衝突だけでは反応は起きにくいが酵素の働きがあれば反応に至るという状況にある。陥没孔に顆粒がよく融合する事実は、細胞膜が細胞内に進入して顆粒を迎えに行く過程であると考えられる。顆粒膜は細胞膜と融合する以前は他の顆粒膜と融合せず、細胞膜になると初めて他の顆粒膜と融合できるようになる事実は、細胞膜側に融合開始を担う酵素が存在することを示唆している。また、長期増強の一因として、エンドサイト-シス過程の疲労が考えられる。エンドサイト-シスが少ないと陥没孔は成長し、細胞膜面積が増大して、深部に在る顆粒の融合が容易になるのでエキソサイト-シス数は増加する。以上、本研究で初めて分かったことや示唆されたことは多数である。

在本研究中，我们的目标是利用光学显微镜直接捕获突触处的递质释放活动，最终目标是最终证明突触假说，研究颗粒融合的动态特性，并解开膜融合之谜。为此，我们使用超高倍光学显微镜观察了培养的嗜铬细胞末端的胞吐作用，这些细胞形成了形态上类似于突触的结构，并发现了以下结果。分泌颗粒在末端不断振荡，经常附着在细胞膜上或从细胞膜上分离。这种波动的程度不会根据电刺激的存在或不存在而改变。因此，颗粒剂不根据位置分为可释放组和可预释放组。如果分泌颗粒在刺激后粘附到细胞膜上，或者如果在粘附过程中施加刺激，则融合过程被激活并发生胞吐作用。刺激不会导致颗粒与细胞膜快速碰撞。颗粒在细胞内不会融合在一起。颗粒在融合开始之前不会膨胀，但在融合开始后可能会立即膨胀，并且欧米伽形状的颗粒膜可能会长成一个大的沉洞。颗粒经常在此类沉洞中聚结。导致这种融合的过程类似于化学反应，仅仅通过分子之间的碰撞很难发生反应，但如果有酶的作用就可以实现反应。颗粒经常与沉孔融合的事实被认为是细胞膜进入细胞并拾取颗粒的过程。颗粒膜在与细胞膜融合之前并不与其他颗粒膜融合，而是在成为细胞膜后才能与其他颗粒膜融合，这一事实表明细胞上存在负责启动融合的酶膜侧。此外，内吞过程的疲劳可能是长期增强的一个促成因素。当内吞作用较低时，陷孔增大，细胞膜面积增大，深层颗粒的融合变得更容易，导致胞吐次数增加。如上所述，本研究中有很多东西是首次发现和提出的。