シナプス伝達におけるカルシウム/カルモデュリン依存性のプロテインキナーゼIIの役割

钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶 II 在突触传递中的作用

• 批准号: 14780596
• 负责人: 斎藤 直人
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14780596/
• 关键词: シナプス伝達; カルシウム; リン酸化酵素; シナプス可塑性

本研究の目的は、長期可塑性を有するシナプスと示さないシナプスを決定する分子を探索し証明することにある。長期可塑性を示すシナプスとして海馬苔状線維-CA3錐体細胞シナプスを、長期可塑性の認められないシナプスとして脳幹MNTBシナプスを対照とした。免疫細胞染色、免疫ブロット法を用いて解析したところ、PKA、PKC、MAPK、TrkB、calcineurin、Eph、Ephrin、adehylate cyclase、rab3、synaptotagmin、synaptophysin、syntaxin、SNAP25、NMDA receptor、AMPA receptor、などは発達時期やサブタイプ、量的な差はあるにしろ両シナプスに局在が認められた。これまでのところ、唯一CaMK IIが海馬苔状線維-CA3錐体細胞シナプスには豊富に局在する反面、MNTBシナプスには局在しないことが明らかになった。この結果を基にMNTBシナプスに人工的にCaMK IIを導入することを試みた。近年、1残基のアルギニンを目的の蛋白に連結しておくと、細胞内に蛋白質を細胞外から導入できることが報告されている。同方法を用いて検討したが、MNTBシナプスへの導入は成功しなかった。このため記録電極にCaMK IIを混ぜ、MNTB細胞に直接導入した上で海馬では長期増強を引き起こせるような高頻度刺激を試したが、長期可塑性は認められなかった。Calmodulinの濃度が下がったことが原因である可能性が考えられたため、CaMK IIと同時にcalmodulinも導入した上で高頻度刺激を試したが、やはり長期可塑性は示さなかった。以上の結果から、シナプスが長期可塑性を有するかどうかを決定する分子としてCaMK IIは最大の候補分子であるが、他にもキーとなる重要な分子があることが予想される。

这项研究的目的是探索和证明决定哪些突触具有长期可塑性、哪些不具有长期可塑性的分子。以海马苔藓纤维-CA3锥体细胞突触作为显示长期可塑性的对照突触，以脑干MNTB突触作为不具有长期可塑性的对照突触。免疫细胞化学染色和免疫印迹分析显示，PKA、PKC、MAPK、TrkB、钙调磷酸酶、Eph、Ephrin、腺苷酸环化酶、rab3、突触结合蛋白、突触素、突触蛋白、SNAP25、NMDA 受体、AMPA 受体等。在两个突触处均观察到定位，尽管在时间、亚型和数量上存在差异。迄今为止，仅发现 CaMK II 大量定位于海马苔藓纤维-CA3 锥体细胞突触，但未发现 MNTB 突触。基于这一结果，我们尝试将 CaMK II 人工引入 MNTB 突触中。近年来，据报道，通过将单个精氨酸残基与目标蛋白质连接，可以将蛋白质从细胞外引入细胞内。尽管我们使用相同的方法进行了研究，但我们并没有成功地将其引入 MNTB 突触中。为此，我们将CaMK II混合到记录电极中，将其直接引入MNTB细胞中，并尝试高频刺激来诱导海马的长期增强，但没有观察到长期可塑性。我们怀疑钙调蛋白浓度的降低可能是原因，因此我们与CaMK II同时引入钙调蛋白并尝试高频刺激，但再次没有显示出长期可塑性。从上述结果来看，CaMK II是最有可能确定突触是否具有长期可塑性的候选分子，但预计还有其他关键分子。

项目成果

Kimura M., Saitoh N., Takahashi T.: "Adenosine A_1 receptor-mediated presynaptic inhibition at the calyx of Held of immature rats."The Journal of Physiology. 553. 415-426 (2003)

Kimura M.、Saitoh N.、Takahashi T.：“腺苷 A_1 受体介导的未成熟大鼠 Held 花萼处的突触前抑制。”生理学杂志。

Tsujimoto T., Jeromin A., Saitoh N., Roder JC., Takahashi T.: "Neuronal calcium sensor 1 and activity-dependent facilitation of P/Q-type calcium currents at presynatic nerve terminals"Science. 275. 2276-2279 (2002)

Tsujimoto T.、Jeromin A.、Saitoh N.、Roder JC.、Takahashi T.：“神经钙传感器 1 和突前神经末梢 P/Q 型钙电流的活动依赖性促进”科学。

Ishikawa T., Nakamura Y., Saitoh N., Li W.B., Iwasaki S., Takahashi T.: "Distinct roles of Kv1 and Kv3 potassium channels at the calyx of Held presynaptic terminal."The Journal of Neuroscience. 23. 10445-10453 (2003)

Ishikawa T.、Nakamura Y.、Saitoh N.、Li W.B.、Iwasaki S.、Takahashi T.：“Kv1 和 Kv3 钾通道在 Held 突触前末端花萼的不同作用。”神经科学杂志。