神経活動依存的小胞輸送に関わるシナプトタグミン4分子の機能解明

参与神经元活动依赖性囊泡运输的四种突触结合蛋白分子的功能阐明

基本信息

批准号：
12053274
负责人：
福田光則
金额：
$ 1.66万
依托单位：
The Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

記憶・学習といった高次脳機能を司る複雑な神経回路網の形成には、適切な神経活動に依存した可塑的成熟過程が必要と考えられている。すなわち特定の入力のあった神経突起のみで何らかの質的・量的な変化が起こるはずである。本研究では神経活動に依存した神経突起の質的・量的変化を膜(小胞)輸送という観点から捕らえ、神経活動に依存した細胞体(ゴルジ体)から神経突起の先端部への新規小胞輸送過程(以下、"神経活動依存的小胞輸送(activity-dependent vesicle transport)"とする)の存在を明らかにするため、膜輸送に重要な役割を果たすシナプトタグミン・ファミリーに焦点を当て以下の知見を明らかにした。(1)シナプトタグミン4という4番目のアイソフォームが中枢神経系の神経細胞でゴルジ体及び神経突起の先端に存在する。(2)この分子のタンパク質量は脱分極刺激により数倍にまで増加するとともに、ゴルジ体から神経突起先端方向への輸送が促進されているような免疫組織像が得られている。(3)マウス海馬においてシナプトタグミン4分子の発現は一過性で(生後3日から13日頃まで)シナプスが形成される時期とほぼ一致している。(4)金コロイドを用いた免疫電顕にによりシナプトタグミン4分子は神経細胞のゴルジ体の他に神経突起内の小胞あるいは小さなオルガネラ様の構造物に存在するが、プレシナプスのシナプス小胞には存在しないことが明らかになった。以上の結果から脳内には特異的な"神経活動依存的小胞輸送"システムが存在するものと考えられ、Green fluorescence protein(GFP)融合シナプトタグミン4分子を指標としてこの過程の可視化を試みた。

控制记忆和学习等高级大脑功能的复杂神经网络的形成被认为需要依赖于适当的神经活动的可塑性成熟过程。换句话说，某种质或量的变化应该只发生在接受特定输入的神经突中。在本研究中，我们从膜（囊泡）运输的角度研究了依赖于神经活动的神经突的质和量的变化，并重点研究了新囊泡从细胞体（高尔基体）到神经突尖端的运输，为了阐明囊泡转运过程（以下简称“活动依赖性囊泡转运”）的存在，我们关注在膜转运中发挥重要作用的突触结合蛋白家族，并进行了以下研究。研究结果揭晓。 (1) 第四种亚型，突触结合蛋白 4，存在于中枢神经系统神经元的高尔基体和神经突尖端中。 (2)由于去极化刺激，该分子的蛋白量增加数倍，并且获得了促进从高尔基体向神经突尖端的运输的免疫组织学图像。 (3)在小鼠海马中，四种突触结合蛋白分子的表达是短暂的(出生后第3天到第13天)，几乎与突触形成的时间一致。 (4)使用胶体金的免疫电镜显示，除了神经元的高尔基体之外，神经突的囊泡或小细胞器样结构中还存在四分子突触结合蛋白，但突触前的突触囊泡中也存在它们。不存在。基于上述结果，人们认为大脑中存在一种特定的“神经活动依赖性囊泡运输”系统，我们尝试使用四种绿色荧光蛋白（GFP）融合的突触结合蛋白分子作为指示剂来可视化该过程。