| No | 120242 | |
| 著者（漢字） | 大久保,洋平 | |
| 著者（英字） | ||
| 著者（カナ） | オオクボ,ヨウヘイ | |
| 標題（和） | 小脳プルキンエ細胞におけるイノシトール1,4,5-三リン酸動態の可視化解析 | |
| 標題（洋） | Visualization of inositol 1,4,5-trisphosphate dynamics in cerebellar Purkinje cells | |
| 報告番号 | 120242 | |
| 報告番号 | 甲20242 | |
| 学位授与日 | 2005.03.24 | |
| 学位種別 | 課程博士 | |
| 学位種類 | 博士(医学) | |
| 学位記番号 | 博医第2391号 | |
| 研究科 | 医学系研究科 | |
| 専攻 | 機能生物学専攻 | |
| 論文審査委員 | ||
| 内容要旨 | イノシトール1,4,5-三リン酸(IP3)は小脳プルキンエ細胞において重要な細胞機能に関与している。本研究において、我々は緑色蛍光タンパク質で標識したプレクストリンホモロジードメイン、GFP-PHDを用いてプルキンエ細胞内IP3動態を可視化した。GFP-PHD遺伝子をシンドビスウイルスを用いてプルキンエ細胞に導入し、共焦点顕微鏡および二光子励起顕微鏡を用いて蛍光画像を取得した。IP3濃度上昇に依存したGFP-PHDの細胞膜から細胞質への移動が、グルタミン酸受容体アゴニスト及び興奮性シナプス入力によって誘発される様子が観察された。 本論文前半部において、我々は代謝型グルタミン酸受容体(mGluR)だけでなくAMPA受容体の活性化によってもIP3産生が誘発されることを発見した。このAMPA受容体依存性IP3産生はP型電位依存性カルシウムチャネルの阻害によって抑えられ、また脱分極のみで誘発することができたので、P型電位依存性カルシウムチャネルを介したCa2+流入によって担われていることが明らかになった。さらに、登上線維入力によって誘発されるコンプレックススパイクを連続させることでもIP3産生が誘発された。これらの結果はシナプス入力によって誘発され得るAMPA受容体依存性IP3産生という新規の機構がプルキンエ細胞に存在することを明らかにするものである。 本論文後半部においては、このAMPA受容体依存性IP3産生の平行線維-プルキンエ細胞間シナプスにおける寄与を調べた。樹状突起細部における平行線維入力依存性のIP3産生はmGluRアンタゴニストだけではなくAMPA受容体アンタゴニストによっても抑えられた。また平行線維依存性IP3産生はG-タンパク質の阻害およびBAPTAによる細胞内Ca2+濃度上昇の阻害によっても抑えられた。これらの結果は、平行線維プルキンエ細胞間シナプスでのIP3産生にはG-タンパク質の活性化と細胞内Ca2+濃度上昇を介してmGluRとAMPA受容体が協調的に関与することを示し、mGluRとAMPA受容体の間の密接な相互作用を明らかにするものである。 以上で示されたAMPA受容体のIP3産生に対する二種類の関与は、mGluR、G-タンパク質、ホスホリパーゼC-βを介した従来型のIP3産生経路に加えて、新たなIP3シグナルの制御機構を明らかにするものである。このことはG-タンパク質とCa2+という二種類の細胞内シグナルを統合する分子としてIP3が重要な役割を果たすことを示唆し、平行線維-プルキンエ細胞間シナプスにおける長期抑圧(LTD)を含むプルキンエ細胞内生理現象のより深い理解につながる知見を与えると考えられる。 | |
| 審査要旨 | 本研究は小脳プルキンエ細胞において重要な細胞機能に関与しているイノシトール1,4,5-三リン酸(IP3)の詳細な動態を明らかにするため、緑色蛍光タンパク質で標識したプレクストリンホモロジードメイン、GFP-PHGを用いてプルキンエ細胞内IP3動態を可視化したものであり、下記の結果を得ている。 1.GFP-PHG遺伝子をシンドビスウイルスを用いてプルキンエ細胞に導入し、共焦点顕微鏡で蛍光画像を取得した。IP3濃度上昇に依存したGFP-PHDの細胞膜から細胞質への移動が、グルタミン酸受容体アゴニスト投与によって誘発される様子が観察された。 2.代謝型グルタミン酸受容体(mGluR)だけでなくANPA受容体の活性化によってもIP3産生が誘発されることを発見した。このAMPA受容体依存性IP3産生はP型電位依存性カルシウムチャネルの阻害によって抑えられ、また脱分極のみで誘発することができたので、P型電位依存性カルシウムチャネルを介したCa2+流入によって担われていることが明らかになった。 3.連続した登上線維入力によってIP3産生が誘発されることを、小脳スライス標本内のプルキンエ細胞でIP3を可視化することにより明らかにした。AMPA受容体依存性IP3産生がシナプス入力によって誘発され得ることが示された。 4.二光子励起顕微鏡を用いることで、小脳スライス標本内プルキンエ細胞の樹状突起細部においてIP3を可視化することが可能になった。これにより、平行線維入力依存性のIP3産生を可視化することに成功した。 5.平行線維入力依存性のIP3産生はmGluRアンタゴニストだけではなくAMPA受容体アンタゴニストによっても抑えられた。また平行線維依存性IP3産生はG-タンパク質の阻害およびBAPTAによる細胞内Ca2+濃度上昇の阻害によっても抑えられた。これらの結果は、平行線維-プルキンエ細胞間シナプスでのIP3産生にはG-タンパク質の活性化と細胞内Ca2+濃度上昇を介してmGluRとAMPA受容体が協調的に関与することを示し、mGluRとAMPA受容体の間の密接な相互作用を明らかにするものである。 以上で示されたAMPA受容体のIP3産生に対する二種類の関与は、mGluR、G-タンパク質、ホスホリパーゼC-βを介した従来型のIP3産生経路に加えて、新たなIP3シグナルの制御機構を明らかにするものである。本研究はG-タンパク質とCa2+という二種類の細胞内シグナルを統合する分子としてIP3が重要な役割を果たすことを示唆し、平行線維-プルキンエ細胞間シナプスにおける長期抑圧(LTD)を含むプルキンエ細胞内生理現象のより深い理解につながる知見を与えると考えられ、学位の授与に値するものと考えられる。 | |
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