成長円錐からシナプス終末へ:成長円錐の停止信号とシナプス小胞の形成機構のリアルタイム解析

从生长锥到突触末端：实时分析生长锥停止信号和突触小泡形成机制

• 批准号: 07279208
• 负责人: 五十嵐 道弘
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Gunma University
• 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: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-07279208/
• 关键词: 成長円錐; シンタキシン; ボツリヌス毒素; SNARE仮説; SNARE複合体; 神経成長

成長円錐の機能の一つは神経突起の伸長機能であり、このためには膜面積の拡大が生ずる必要がある。この機構は分かっていないが、成長円錐の小胞にその起源を求める考え方がある。報告者は「シナプス小胞の融合と同じメカニズムで小胞融合が成長円錐で生じて、その結果、突起の膜面積が拡大する」という、仮説を立て、その検証を行った、融合に必須の蛋白質シンタキシンを選択的に分解する活性を有するボツリヌス毒素C1を培養神経細胞に投与すると、成長円錐の退縮が生じた。成長円錐の退縮は、成長円錐機能の抑制を意味するので、シンタキシンが成長円錐の機能に必須であることが証明された。さらに、この過程をビデオで観察すると、小胞の多い領域の面積が選択的に縮小し、中に多数の巨大空砲が集積する像が観察された。これらの空砲は小胞同士が融合して形成される像も観察された。また、これらの空砲の表面積の総和が成長円錐での突起の膜面積拡大に相当するものであることが、画像解析によって示された。従って、巨大空砲は、毒素処理によって小胞が膜に融合出来ず、過剰に蓄積した小胞同士の異常な融合で形成されることが明らかとなった。さらに成長円錐の表面をFITC-WGAでラベルすると、成長円錐の螢光強度は経時的に減弱するが、毒素処理群ではその消退が遅延することを見いだした。これは成長円錐で膜付加が生じていることを証明している。よって、成長円錐ではシンタキシンが他の蛋白とSNARE複合体を形成して、膜小胞の形質膜への融合が起こり、膜面積が拡大して突起が成長することが証明された。

生长锥的功能之一是神经突的伸长，为此目的必须扩大膜面积。其机制尚不清楚，但有一种观点认为其起源于生长锥的囊泡。作者假设“生长锥中发生囊泡融合，其机制与突触囊泡融合相同，结果，突起的膜面积扩大”，并在肉毒杆菌毒素 C1 时验证了这一假设。将选择性降解蛋白质突触蛋白的活性给予培养的神经元，生长锥发生退化。突触融合蛋白已被证明对于生长锥功能至关重要，因为生长锥收缩意味着生长锥功能受到抑制。而且，当通过视频观察这一过程时，囊泡较多的区域面积被选择性缩小，观察到大量巨型空炮在内部堆积。在这些空白照片中还观察到了由囊泡融合形成的图像。此外，图像分析表明，这些毛坯大炮的总表面积对应于生长锥中突起的膜面积的扩大。由此可见，巨大的空白大炮是由过度积累的囊泡异常融合而成的，而这些囊泡由于毒素处理而无法与膜融合。此外，当生长锥表面用FITC-WGA标记时，生长锥的荧光强度随着时间的推移而降低，但发现在毒素处理组中消失延迟。这证明在生长锥中发生了膜添加。因此，研究表明，在生长锥中，突触融合蛋白与其他蛋白质形成SNARE复合物，导致膜囊泡与质膜融合，扩大膜面积并生长突起。

项目成果

Igarashi M et al.: "Ligand-induced growth core collapse." Journal of Neuroscience. 15. 5660-5667 (1995)

Igarashi M 等人：“配体诱导的生长核心崩溃。”

五十嵐道弘: "神経突起伸展とG蛋白質" BRAIN MEDICAL. 7. 149-155 (1995)

Michihiro Igarashi：“神经突延伸和 G 蛋白”《BRAIN MEDICAL》7. 149-155 (1995)。