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分子以长期可塑性和突触的突触，这些突触未显示。海马苔藓纤维-CA3锥体细胞突触被用作长期可塑性的突触，脑干MNTB突触被用作长期可塑性的突触。 Analysis using immune cell staining and immunoblotting revealed that PKA, PKC, MAPK, TrkB, calcineurin, Eph, Ephrin, adehylate cyclase, rab3, synaptotagmin, synaptophysin, syntaxin, SNAP25, NMDA receptor, AMPA receptor, etc. were localized at both synapses, despite differences in developmental timing, subtype, and定量差异。到目前为止，已经揭示了CAMK II在海马苔藓纤维-CA3锥体细胞突触中大量定位，但没有MNTB突触。基于这些结果，我们尝试将CAMK II人为地引入MNTB突触。近年来，据报道，当一种残基的精氨酸与感兴趣的蛋白质相关时，可以从细胞外部引入蛋白质。尽管使用了这种方法，但引入MNTB突触并不成功。因此，CAMK II与记录电极混合，并直接引入MNTB细胞中，并尝试了可能导致海马长期增强的高频刺激，但未观察到长期的可塑性。人们认为原因是由于钙调蛋白浓度的降低，因此我们还与CAMK II同时引入了钙调蛋白，并尝试了高频刺激，但仍然没有显示长期的可塑性。基于上述结果，CAMK II是确定突触是否具有长期可塑性的最大候选分子，但可以预期还有其他关键的重要分子。

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。