研究課題名：興奮性シナプス伝達調節分子機構の生後発達変化

1．研究課題名：

興奮性シナプス伝達調節分子機構の生後発達変化

2．研究期間：

平成17年度～平成19年度

3．研究代表者：

高橋　智幸（東京大学・大学院医学系研究科・教授）

4．研究代表者からの報告

（1）研究課題の目的及び意義

　神経回路開閉の決定に関わるシナプス伝達調節機構について研究を行う。特に研究が困難なプレシナプス機構に焦点を絞り、電気気生理学と分子生物学の手法を組み合わせて未解決の問題に取り組む。具体的には聴覚中継シナプスcalyx of Held前末端からパッチクランプ法による電気信号記録を行い、様々な分子を末端内に注入して、機能と分子の関係を明らかにすることを研究の主軸とする。さらに生後発達に伴う前末端の分子構成とシナプス伝達特性の変化を解析し、ノックアウトマウスを併用して両者の因果関係を明らかにする。脳神経機能を司るシナプス伝達調節の分子機構を解明し、その生後発達変化を明確にすることを究極目的とする。

（2）研究の進展状況及び成果の概要

【1】　伝達物質の放出に関わるシナプス前末端のCaチャネルについて次の事が明らかとなった。
（1）　Caチャネル電流は活動依存性に増強する性質を持つが、この性質はP/Q型Caチャネルに特異的である。
（2）　シナプス前末端の脱分極に伴い伝達物質の放出が増加することは知られていたが、この現象はP/Q型Caチャネル特異的活動依存性増強による。
（3）　Caチャネルは三量体Gタンパク質のβγサブユニットを介して抑制を受けるが、この細胞内カスケードに従来Gタンパク質結合型受容体のみならずAMPA受容体がリンクする。
（4）　Caチャネルのsynprint siteにclathrine coat endocytosisに必須なAP-2がCa濃度依存性に結合する。

【2】　伝達物質の放出制御に関わるシナプス前末端のKチャネルについて、次の事が明らかとなった。
（1）　生後発達と共に、Kv1,Kv3チャネルの密度が増加し、活性化時間が短縮する。
（2）　これらの変化はいずれも活動電位の短縮をもたらし、高頻度入力に対する神経終末端活動電位の追随性を向上させる。

【3】　シナプス小胞のエンドサイトーシスについて次の事が明らかとなった。
（1）　ダイナミンによるGTPの加水分解が必須である。
（2）　高速エンドサイトーシスとして注目されていた時定数1秒以下の膜容量変化はシナプス伝達と無関係な現象である。

5．審査部会における所見

A（現行のまま推進すればよい）
　本研究は、シナプス後機構に比較して研究が遅れているシナプス前末端を対象として、シナプス伝達の調節分子機構とその生後発達変化を明らかにすることを目的としている。具体的には、calyx of Heldと呼ばれる脳幹聴覚系のシナプスでシナプス前とシナプス後から同時記録を行い、シナプス前端末のカルシウムチャネル、カリウムチャネルのシナプス伝達調節機構、シナプス小胞の動態（特にエンドサイトーシス機構）およびこれらの生後発達変化に関して、成果をあげた。これらは、熟慮された実験計画と洗練された測定技術に基づくものである。これらの成果はすでに2005年以降、原著論文4編、総説2編として発表され、多数の論文を準備中である。シナプス前末端のカルシウムチャネルサブタイプの生後発達スイッチを司る分子機構の解明は、非常に挑戦的な研究課題であるが、結合タンパクの探索からエンドサイトーシス関連タンパクに関する情報が得られてきており、この方向での発展が期待できる。設備、人員とも整備されており、また論文が数多く準備中であり、研究期間中に十分の研究成果が期待できると考える。