シナプトタグミンI/チュブリン結合の生理機能の解明

阐明突触结合蛋白 I/微管蛋白结合的生理功能

基本信息

批准号：
04J09329
负责人：
本多敦子
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Gunma University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

我々はこれまでの研究により、ショウジョウバエ神経筋接合部において神経刺激に伴い、二量体および重合状態の細胞骨格蛋白質チュブリンが神経終末の末梢部に分布することを示している。また、チュブリンの重合/脱重合の薬理学的抑制が、神経終末でのチュブリンの分布様式に作用すると同時に、リサイクル小胞の神経終末での分布を変化させることをFM色素解析により示した。今回、二量体及び重合状態で神経終末に分布するチュブリンの、小胞リサイクリングに対する生理的作用を、電気生理学的解析により調べた。高頻度刺激によるシナプス応答の減退や減退からの回復は、放出可能な小胞数や小胞リサイクリング処理能力にそれぞれ依存すると考えられている。チュブリンの重合抑制は、高頻度刺激による著しいシナプス応答の減退を誘発するが、その回復過程は正常であった。一方、神経終末でのチュブリンの分布の抑制は、著しいシナプス応答の減退に加えて、回復時間の遅延が認められた。このことからチュブリンの二量体は、回復過程に必要な速い小胞リサイクリングに作用しており、重合状態では放出可能な小胞数の維持に作用していることが示唆された。これらの結果を第29回日本神経科学学会および第36回北米神経科学学会においてポスター発表した。また、チュブリンによる小胞リサイクリング制御機構についての我々の見解を、学会誌「生化学」のミニレビューに掲載した。更に、以前にシナプトタグミンのチュブリン結合領域として報告した部位の、アミノ酸置換変異体を作製し、この3令幼虫においてFM色素、電気生理学的解析を行なった。この変異体の神経筋接合部では、リサイクル小胞のプールの欠損や放出可能な小胞数の著しい低下が生じ、成虫においても歩行障害などが観察された。これらのことから、シナプトタグミンのチュブリン結合領域がシナプス小胞リサイクリングに深く関与していることが示唆された。

我们之前的研究表明，当果蝇神经肌肉接头受到神经刺激时，二聚和聚合状态的细胞骨架蛋白微管蛋白分布到神经末梢的周围。此外，FM染料分析表明，微管蛋白聚合/解聚的药理学抑制影响了微管蛋白在神经末梢的分布，同时改变了神经末梢回收囊泡的分布。在这里，我们使用电生理分析研究了微管蛋白（以二聚和聚合形式分布在神经末梢）对囊泡回收的生理作用。由于高频刺激引起的突触反应的衰减和从衰减中的恢复被认为分别取决于可释放的囊泡的数量和囊泡回收的能力。由于高频刺激，微管蛋白聚合的抑制导致突触反应明显下降，但恢复过程正常。另一方面，神经末梢微管蛋白分布的抑制不仅会导致突触反应显着下降，还会延迟恢复时间。这表明微管蛋白二聚体在恢复过程所需的快速囊泡回收中发挥作用，并且在聚合状态下，它们在维持可释放囊泡的数量中发挥作用。这些结果在第29届日本神经科学学会年会和第36届北美神经科学学会年会上以海报形式展示。我们还在学术期刊《生物化学》的小型评论中发表了我们对微管蛋白控制囊泡回收机制的看法。此外，我们创建了先前报道为突触结合蛋白微管蛋白结合区域的位点的氨基酸取代突变体，并对这些三龄幼虫进行了 FM 染料和电生理学分析。在该突变体的神经肌肉接头处，回收囊泡库存在缺陷，可释放囊泡的数量显着减少，即使在成人中也观察到运动障碍。这些结果表明突触结合蛋白的微管蛋白结合区深度参与突触小泡的回收。