成長円錐からシナプス終末への変化過程の分子機構

生长锥到突触末端转化过程的分子机制

• 批准号: 08271207
• 负责人: 五十嵐 道弘
• 金额: $ 1.28万
• 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: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-08271207/
• 关键词: 成長円錐; シンタキシン; SNARE複合体; シナプス終末; 軸索成長

成長円錐の機能の一つは神経突起の伸長であり、このためには膜面積の拡大が生ずる必要がある。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、突起の膜面積が拡大する」という仮説を立てた。ボツリヌス毒素C1と合成ペプチドを用いて培養神経細胞の成長円錐退縮という形態学的変化の直接的観察により、その仮説が正しいことを証明した。次いで、シナプス関連蛋白の成長円錐への集積過程を調べて、シナプス終末の形成は段階的なシナプス関連蛋白の蓄積によって生ずることを証明した。成長円錐におけるシンタキシンの生化学的な役割を検討するため、成長円錐の細胞分画法を用いて、成長円錐、成長円錐膜、成長円錐小胞を単離して、蛋白質間相互作用を詳細に調べた。成長円錐小胞にはシンタキシン、SNAP-25,VAMPの3種で構成される80kDa複合体が結合していた。この複合体はシナプス小胞が存在しなくても成長円錐に存在しており、成長円錐において伝達物質放出の準備に依存しない過程でのSNARE機構が存在することを意味している。しかし、このSNARE機構はシナプス終末のそれのコピーではないことが、明らかとなった。すなわち、成長円錐には、小胞融合に抑制的に働くいくつかの制御機構(シナプス終末に存在する)が欠如していることが証明された。これらの結果は、成長円錐においてはシナプス終末ほど厳密に小胞融合が抑制されていないことを意味し、軸索成長のために持続的に成長円錐でSNARE機構依存性の小胞融合が生じていることを意味する。

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。作者假设“囊泡融合发生在生长锥中，使用与突触囊泡融合相同的机制，扩大了突起的膜面积。”使用肉毒毒素C1和合成肽，我们直接观察到培养神经元生长锥退化的形态变化，证明这一假设是正确的。接下来，我们研究了突触相关蛋白在生长锥中的积累过程，并证明突触末端的形成是通过突触相关蛋白的逐渐积累而发生的。为了研究突触融合蛋白在生长锥中的生化作用，我们使用生长锥细胞分级分离生长锥、生长锥膜和生长锥囊泡，并详细研究了蛋白质-蛋白质相互作用。由突触融合蛋白、SNAP-25 和 VAMP 组成的 80kDa 复合物与生长锥囊泡结合。即使在没有突触小泡的情况下，这种复合物也存在于生长锥中，这意味着生长锥中存在不依赖于递质释放准备的 SNARE 机制。然而，很明显，这种 SNARE 机制并不是突触末端机制的复制品。换句话说，研究表明生长锥缺乏一些抑制囊泡融合的控制机制（存在于突触末端）。这些结果表明，生长锥中的囊泡融合不像突触末端那样被严格抑制，并且SNARE机制依赖性囊泡融合在生长锥中持续发生以促进轴突生长。

项目成果

Igarashi,M.et al.: "The soluble-N-ethylmaleimide-sensitive factor attacted protein receptor complex in growth cones." J.Neurosci.17(4). 1460-1470 (1997)

Igarashi,M.et al.：“生长锥中可溶性 N-乙基马来酰亚胺敏感因子附着蛋白受体复合物。”

五十嵐道弘: "軸索成長の分子機構" 医学のあゆみ. 180(2). 138-140 (1997)

Michihiro Igarashi：“轴突生长的分子机制”医学史 180(2)。

Igarashi,M.et al.: "Growth cone collapse and inhibition of neurite growth by botulinum neurotoxin C1 : a t-SNARE is involved in axonal growth." J.Cell.Biol.134(1). 205-215 (1996)

Igarashi,M.等人：“肉毒杆菌神经毒素 C1 导致生长锥塌陷和神经突生长抑制：t-SNARE 参与轴突生长。”

Fukura,H.et al.: "Signaling pathway downstream of GABA-A receptor in the growth cone." J.Neurochem.67(4). 1426-1434 (1996)

Fukura, H.et al.：“生长锥中 GABA-A 受体下游的信号通路。”