ゼブラフィッシュ嗅神経細胞のプレシナプス形成を調節する分子機構の解明

阐明调节斑马鱼嗅觉神经元突触前形成的分子机制

基本信息

批准号：
18700359
负责人：
吉田知之
金额：
$ 2.24万
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：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

VAMP2-EGFPタンパク質により可視化したシナプス小胞が軸索終末に集積し、さらにGAP43-EGFPによって可視化した軸索終末が複雑な形態から単純な形態に変化する(リモデリング)ことがゼブラフィッシュ嗅神経細胞の軸索終末分化の良い指標である。前者はPKA-CREBシグナルにより、後者はcalcineurin-NFATシグナルにより制御されていることがすでに分かっている。本研究ではこれらの上流で2つのシグナルを調節し、プレシナプス形成の引き金を引く分子機構を明らかにすることが目的である。これまでに、calmodulinの阻害薬や嗅神経特異的なcalmodulin阻害ペプチドの発現によりシナプス小胞の集積および軸索終末の形態変化が共に阻害されることを見いだした。このことから、双方の指標ともにカルシウムシグナルにより調節されることが示唆された。さらに神経細胞の発火活動を抑えることが知られている内向き整流製カリウムチャネル(Kir2.1)を発現させるとリモデリングが抑制されることを見いだした。一方、イノシトール3リン酸(IP_3)を分解するIP_3-5-phosphataseを発現させると、シナプス小胞の集積が選択的に抑制された。さらに電位依存性カルシウムチャンネルの阻害はリモデリングをおさえ、一方ホスホリパーゼCの阻害薬はシナプス小胞の集積を抑制することをみいだした。これらのことから、小胞体を介したカルシウムシグナルはシナプス小胞の集積を調節し、一方、神経細胞の発火による電位依存性カルシウムチャネルによるカルシウムシグナルはリモデリングを調節することが示唆された。またGal4/UASシステムを用いた遺伝的解析からIP_3シグナルはPKAの上流に位置することがわかった。

VAMP2-EGFP 蛋白可视化的突触小泡在轴突末端积累，GAP43-EGFP 可视化的轴突末端从复杂形态转变为斑马鱼嗅觉神经元的简单形态（重塑），是轴突末端分化的良好指标。已知前者受PKA-CREB信号调节，后者受钙调神经磷酸酶-NFAT信号调节。本研究的目的是阐明调节这两个上游信号并触发突触前形成的分子机制。到目前为止，我们发现钙调蛋白抑制剂或嗅觉神经特异性钙调蛋白抑制肽的表达可以抑制突触小泡的积累和轴突末端的形态变化。这表明这两个指标均受到钙信号的调节。此外，他们发现，通过表达内向整流钾通道（Kir2.1）来抑制重塑，已知该通道可以抑制神经元放电活动。另一方面，降解肌醇三磷酸（IP_3）的IP_3-5-磷酸酶的表达选择性地抑制突触小泡的积累。此外，他们发现阻断电压门控钙通道可以抑制重塑，而磷脂酶 C 抑制剂则可以抑制突触小泡的积累。这些结果表明，通过内质网的钙信号调节突触小泡的积累，而通过神经元放电引起的电压门控钙通道的钙信号调节重塑。此外，使用Gal4/UAS系统的遗传分析表明IP_3信号位于PKA的上游。