シナプス形成における成長円錐における開口放出の分子機構の成熟過程とその役割

生长锥胞吐分子机制的成熟过程及其在突触形成中的作用

• 批准号: 13041019
• 负责人: 五十嵐 道弘
• 金额: $ 4.42万
• 依托单位: Niigata 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: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-13041019/
• 关键词: 成長円錐; シナプス伝達; SNARE機構; カルシウムセンサー; カルモジュリン依存性キナーゼ; シンタキシン; カルモジュリン依存性キナーゼII; カルシウム; リン酸化; 開口放出

成長円錐からシナプス終末への変化に関する生化学的指標の解明を目標に本研究を行なっている。この2年間の研究で、Ca^<2+>センサー蛋白質の集積が1つの重要な指標になることがあわかった。このようなCa^<2+>依存性の蛋白質間相互作用を検索する過程で、カルモジュリン依存性蛋白質キナーゼII(CaMKII)がシンタキシンとCa^<2+>依存性に結合することを解明した。この結合はカルシウム濃度が神経細胞の静止時の10^<-7>Mから、興奮開始時の10^<-6>Mに上昇したときに急激に生じて、カルシウム濃度が低下すると可逆的に解離することがわかった。また結合は自己リン酸化というCaMMKIIの活性化を伴うことがわかった。この結合はシンタキシンの立体構造変化に対応するリンカードメインという部位で起こり、この結合が神経細胞や内分泌細胞の開口放出に必要なことを確認した。さらに、この結合がどのようなアミノ酸残基の支配を受けているかを検討して、R151,K146,S162,T159の少なくとも4つの残基を含む145-172の28残基が必要であることが明らかとなった。これらのうち、いくつかが変異しているシンタキシンの非神経細胞型アイソフォームの中には、CaMKII結合能がきわめて低いものが見出された。これらの結果は、神経細胞におけるシナプス前終末の機能確立に、CaMKIIの集積による開口放出の厳密なCa^<2+>依存性の確立が大きな意味を有することを示唆しており、現在、ノックインマウスや線虫、ショウジョウバエの変異体作成に着手して、より明確な検証を試みている。

这项研究正在进行这项研究，目的是阐明从生长圆锥形到突触端的变化的生化指标。在过去的两年中，这表明Ca^<2+>传感器蛋白的积累是一个重要的指标。在寻找这种Ca^<2+>依赖性蛋白质相互作用的过程中，已经阐明了钙调蛋白依赖性蛋白激酶II（CAMKII）与cintaxin和Ca^<2+>依赖性结合。当钙浓度从兴奋开始时从10^<-7> m增加到10^<-6> m时，这种组合迅速发生，当钙浓度降低时。发现键伴随着称为自氧化的cammkii的激活。这种结合发生在与索法蛋白的三维结构变化相对应的Linkard -Main部分中，并确认该键是打开神经细胞和内分泌细胞的开放所必需的。此外，考虑到哪种氨基酸残基由R151，K146，S162，T159主导，必须需要28个残基145-172，包括至少四个残基。其中，一些已突变的辛加辛蛋白的非良好神经素细胞类型的同工型具有极低的CAMKII结合电位。这些结果表明，在神经细胞中建立末端 - 末端功能，而CaMkii积累的开头释放的严格ca^<2+>具有重要意义，目前正在敲门。通过开始创建小鼠，线性和Shoujo蝇的突变体来清除验证。

项目成果

Ohyama A, et al.: "Regulation of exocytosis through Ca/ATP-dependent binding of autophosphorylated CaMKII to syntaxin 1A"J Neurosci. 22. 3342-3351 (2002)

Ohyama A 等人：“通过自磷酸化 CaMKII 与突触蛋白 1A 的 Ca/ATP 依赖性结合来调节胞吐作用”J Neurosci。

五十嵐道弘: "脳の発生・分化・可塑性(御子柴克彦, 清水孝雄編)"共立出版(印刷中). (2002)

五十岚道宏：“大脑发育、分化和可塑性（由神子克彦和清水隆夫编辑）”Kyoritsu Shuppan（出版中）。

五十嵐 道弘: "伝達物質放出の分子機構"Clinical Neuroscience. (印刷中). (2003)

Michihiro Igarashi：“递质释放的分子机制”临床神经科学（2003 年）。

五十嵐 道弘: "神経系における新しいCa^<2+>依存性蛋白質間相互作用"新潟医学会雑誌. 299-305 (2002)

Michihiro Igarashi：“神经系统中新的Ca^2+依赖性蛋白质-蛋白质相互作用”新泻医学会杂志299-305(2002)。

Nomura K, et al.: "Minimal residues in linker domain of syntaxin 1A required for the binding affinity of CaMKII"J Neurosci Res. 72(印刷中). (2003)

Nomura K 等人：“CaMKII 结合亲和力所需的突触蛋白 1A 接头结构域中的最小残基”J Neurosci Res 72（出版中）。