平成12年度未来開拓学術研究推進事業研究成果報告書概要



1.研究機関名 岡崎国立共同研究機構
 
2.研究領域 生命科学
 
3.研究分野 高次脳機能
 
4.研究期間 平成8年度〜平成12年度
 
5.研究プロジェクト番号 96L00207
 
6.研究プロジェクト名 神経可塑性と長期記憶に関する分子生物学的研究

7.プロジェクト・リーダー
プロジェクト・リーダー名 フリガナ 所属部局名 職名
井本 敬二 イモト ケイジ 生理学研究所 教授

8.コア・メンバー

コア・メンバー名 フリガナ 所属研究機関名・所属部局名 職名
森 泰生 モリ ヤスオ 岡崎国立共同研究機構・生理学研究所 助教授
中井 淳一 ナカイ ジュンイチ 岡崎国立共同研究機構・生理学研究所 助手
若森 実 ワカモリ ミノル 岡崎国立共同研究機構・生理学研究所 助手

9.研究協力者

研究協力者名 フリガナ 所属研究機関名・所属部局名 職名
森 誠之 モリ マサユキ 岡崎国立共同研究機構・生理学研究所 日本学術振興会研究員
Kadrul Huda   岡崎国立共同研究機構・生理学研究所 日本学術振興会研究員
山田 久信 ヤマダ ヒサノブ 岡崎国立共同研究機構・生理学研究所 日本学術振興会研究員

10.研究成果の概要

本研究では、神経細胞の活動と可塑性・長期記憶に直接的に関与するカルシウムイオンCa2+の役割に関し包括的な研究を行った。神経細胞へのCa2+の主要な流入路である電位依存性Ca2+チャネルに関する分子生理学的研究を進め、Ca2+チャネルの変異による遺伝性小脳失調症の病態解析を行った。Ca2+は神経可塑性に微妙にかかわっており、Ca2+の調節障害は直接的変化を及ぼすだけではなく、Ca2+代謝にかかわる分子の発現変化やグルタミン酸受容体など他の機能分子の活性変化など種々な二次的変化を起こすことを明らかにした。また受容体活性化にともない活性化されるCa2+透過性カチオンチャネルであるTRPチャネルに関してクローニング・機能発現を行った。TRPチャネルは広く分布しており脳にも多く発現する。TRPチャネルは受容体の活性化により開くが、Ca2+それ自体をはじめ種々の物質により活性の調節が行われることが明らかとなった。細胞内Ca2+ストアの枯渇により開くという直接的な証拠は得られなかった。生理的機能に関しては、平滑筋ではTRPチャネルがアゴニスト刺激により脱分極・Ca2+流入を担うチャネルであることを明らかにした。脳における機能としては、連続刺激に対する脱分極が主な機能と考えられ、現在検討中である。測定技術の開発として、イノシトール3リン酸可視化のための分子センサーを開発し、特異的に結合する蛋白モデュールを作製した。さらにCa2+感受性GFP蛋白の改変を行い、実用可能なCa2+プローブを作製することに成功した。二光子励起レーザー顕微鏡を脳スライス標本に適用し、従来のレーザー顕微鏡よりも微細構造を容易に観察できることが示された。しかし生細胞に用いるにはレーザーパワーを抑えることが必要であり、そのためには外部検出器の使用が有効であることが示された。

11.キーワード

(1)カルシウムイオン、(2)カルシウムチャネル、(3)受容体活性型チャネル
(4)遺伝性小脳失調症、(5)分子センサー、(6)二光子励起レーザー顕微鏡
(7)イノシトールリン酸代謝、(8)脳リズム形成異常、(9)神経可塑性

12.研究発表(印刷中も含む)

[雑誌論文]
著者名 論文標題
Nakai J et al Functional nonequality of the cardiac and skeletal ryanodine receptor
雑誌名 発行年 ページ
Proc Natl Acad Sci USA 94 1997 1019-1022

著者名 論文標題
Garcia J et al Role of S4 Segments and the leucine heptad motif in the activation of an L-type calcium channel
雑誌名 発行年 ページ
Biophys J 72 1997 2515-2523

著者名 論文標題
Dirksen RT et al The S5-S6 linker of repeat I is a critical determinant of L-type Ca2+ channel conductance
雑誌名 発行年 ページ
Biophys J 73 1997 1402-1409

著者名 論文標題
Furukawa T et al Voltage and pH dependent block of cloned N-type Ca2+ channels by amlodipine
雑誌名 発行年 ページ
Br J Parmacol 121 1997 1136-1140

著者名 論文標題
Kobayashi T et al Inhibitory effects of a new neuroprotective dilitiazem analogue, T-477, on cloned brain Ca2+ channels expressed in Xenopus oocytes
雑誌名 発行年 ページ
Eur J Parmacol 332 1997 313-320

著者名 論文標題
Nakashima Y et al Molecular cloning and characterization of a human brain ryanodine receptor
雑誌名 発行年 ページ
FEBS Lett 417 1997 157-162

著者名 論文標題
Wakamori M et al Functional characterization of ion permeation pathway in the N-type Ca2+ channel
雑誌名 発行年 ページ
J Neurophysiol 79 1998 622-634

著者名 論文標題
Mori Y et al Differential distribution of TRP Ca2+ channel isoforms in mouse brain
雑誌名 発行年 ページ
NeuroReport 9 1998 507-515

著者名 論文標題
Okada T et al Molecular cloning and functional characterization of a novel receptor-activated TRP Ca2+ channel from mouse brain
雑誌名 発行年 ページ
J Biol Chem 273 1998 10279-10287

著者名 論文標題
Wakamori M et al Halothane increases open probability of glycine-activated channel current in rat central neurones
雑誌名 発行年 ページ
Br J Anaesth 80 1998 840-842

著者名 論文標題
Nakai J et al Two regions of the ryanodine receptor involved in coupling with L-type Ca2+ channels
雑誌名 発行年 ページ
J Biol Chem 273 1998 13403-13406

著者名 論文標題
Furukawa T et al Differential interactions of the C terminus and the cytoplasmic I-II loop of neuronal Ca2+ channels with G-protein alpha and beta-gamma subunits I molecular determination
雑誌名 発行年 ページ
J Biol Chem 273 1998 17585-17594

著者名 論文標題
Furukawa T et al Differential interactions of the C terminus and the cytoplasmic I-II loop of neuronal Ca2+ channels with G-protein alpha and beta-gamma subunits II Evidence for direct binding
雑誌名 発行年 ページ
J Biol Chem 273 1998 17595-17603

著者名 論文標題
Yamazaki K et al Genetic mapping of mouse transient receptor potential (Trrp) genes responsible for capacitative calcium entry channels to chromosomes 3, 7, 9, and X
雑誌名 発行年 ページ
Genomics 51 1998 303-305

著者名 論文標題
Letts VA et al The mouse stargazer gene encodes a neuronal Ca2+ channel gamma subunit
雑誌名 発行年 ページ
Nature Genetics 19 1998 340-347

著者名 論文標題
Nakai J et al Localization in the II-III loop of the dihydropyridine receptor of a sequence critical for excitation-contraction coupling
雑誌名 発行年 ページ
J Biol Chem 273 1998 24983-24986

著者名 論文標題
Wakamori M et al Single tottering mutations responsible for the neuropathic phenotype of the P-type calcium channel
雑誌名 発行年 ページ
J Biol Chem 273 1998 34857-34867

著者名 論文標題
Matsuyama Z et al Direct alteration of the P/Q type Ca2+ channel property by polyglutamine expansion in spinocerebellar ataxia 6 (SCA6)
雑誌名 発行年 ページ
J Neuroscience 19 1999 RC14(1-5)

著者名 論文標題
Nakai J et al Evidence for a role of C-terminus in Ca2+ inactivation of skeletal muscle Ca2+ release channel ryanodine receptor
雑誌名 発行年 ページ
FEBS Lett 459 1999 154-158

著者名 論文標題
Aizawa Y et al Stability of the dimerization domain effects the cooperative DNA binding of short peptides
雑誌名 発行年 ページ
Biochemistry 38 1999 4008-4017

著者名 論文標題
Boccaccio A et al Tonic and phasic TTX-block of sodium channels with point mutations in the outer pore region
雑誌名 発行年 ページ
Biophys J 77 1999 229-40

著者名 論文標題
Matsuyama Z et al The effect of CAT trinucleotide interruptions on the age at onset of spinocerebellar ataxia type 1 (SCA1)
雑誌名 発行年 ページ
J Med Genet 36 1999 546-548

著者名 論文標題
Matsuyama Z et al Variation in the number of CAG repeats in the Machado-Joseph disease gene (MJD1) in the Japanese population
雑誌名 発行年 ページ
J Nuerol Sci 166 1999 71-73

著者名 論文標題
Walker D et al A new beta-subtype specific interaction in alpha1A subunit controls P/Q-type Ca2+ channel activation
雑誌名 発行年 ページ
J Biol Chem 274 1999 12383-12395

著者名 論文標題
Wakamori M et al Auxiliary subunits operate as a molecular switch in determining gating behavior of unitary N-type Ca2+ channel currents
雑誌名 発行年 ページ
J Physiol 517 1999 659-672

著者名 論文標題
Takahashi E et al Isolation and functional characterization of the 5'-upstream region of mouse P/Q-type Ca2+ channel alphal A subunit gene
雑誌名 発行年 ページ
Biochem Biophys Res Comm 260 1999 54-59

著者名 論文標題
Okada T et al Molecular and functional characterization of a novel mouse transient receptor potential protein homologue TRP7: Ca2+-permeable cation channel that is constitutively activated and enhanced by stimulation of G protein-coupled receptor
雑誌名 発行年 ページ
J Biol Chem 274 1999 27359-27370

著者名 論文標題
Furukawa T et al Selectivities of dihydropyridine derivatives in blocking Ca2+ channel subtypes expressed in Xenopus oocytes
雑誌名 発行年 ページ
J Pharmacol Exp Ther 291 1999 464-473

著者名 論文標題
Ishii H et al Point-mutations related to the loss of batrachotoxin binding abolish the gryanotoxin effect in Na+ channel isoforms
雑誌名 発行年 ページ
Jpn J Physiol 49 1999 457-461

著者名 論文標題
Bichet D et al The I-II loop of Ca2+ channel alphal subunit contains an endoplasmic reticulum retention signal antagonized by the beta subunit
雑誌名 発行年 ページ
Neuron 25 2000 177-190

著者名 論文標題
Yamazaki Y et al In vivo gene transfer to mouse spermatogenic cells using green fluorescent protein as a marker
雑誌名 発行年 ページ
J Exp Zool 286 2000 212-218

著者名 論文標題
Mori M et al Novel interaction of the voltage-dependent sodium channel (VDSC) with calmodulin does VDSC acquire calmodulin-mediated Ca2+-sensitivity?
雑誌名 発行年 ページ
Biochemistry 39 2000 1316-1323

著者名 論文標題
Shibata R et al A-Type K+ current mediated by the Kv4 channel regulates the generation of action potential in developing cerebellar granule cells
雑誌名 発行年 ページ
J Neurosci 20 2000 4145-4155

著者名 論文標題
Iwasa K et al Recombinant calcium channel is recognized by Lambert-Eaton myasthenic syndrome antibodies
雑誌名 発行年 ページ
Neurology 54 2000 757-759

著者名 論文標題
Yamada H et al Spontaneous single-channel activity of neuronal TRP5 channel recombinantly expressed in HEK293 cells
雑誌名 発行年 ページ
Neurosci Lett 285 2000 111-114

著者名 論文標題
Mori Y et al Reduced voltage sensitivity of activation of P/Q-type Ca2+ channels is associated with the ataxic mouse mutation rolling nagoya
雑誌名 発行年 ページ
J Neurosci 20 2000 5654-5662

著者名 論文標題
Nishimura S et al Stable expression of human homomeric and heteromeric AMPA receptor subunits in HEK293 cells
雑誌名 発行年 ページ
Receptors Channels 7 2000 139-150

著者名 論文標題
Yakehiro M et al An analysis of the variations in potency of grayanotoxin analogs in modifying frog sodium channels of differing subtypes
雑誌名 発行年 ページ
Mol Pharmacol 58 2000 692-700

著者名 論文標題
Iizuka M et al The lethal expression of the GluR2flip/GluR4flip AMPA receptor in HEK293 cells
雑誌名 発行年 ページ
Eur J Neurosci 12 2000 3900-3908

著者名 論文標題
Nakai J et al A high signal-to-noise Ca2+ probe composed of a single green fluorescent protein
雑誌名 発行年 ページ
Nat Biotechnol 19 2001 137-141

著者名 論文標題
Inoue R et al The transient receptor potential protein homologue TRP6 is the essential component of vascular alphal-adrenoceptor-activated Ca2+-permeable cation channel
雑誌名 発行年 ページ
Circ Res 88 2001 325-332

著者名 論文標題
Ino M et al Functional disorder of sympathetic nervous system in mice lacking . 1B subunit (Cav 2.2) of N-type calcium channel
雑誌名 発行年 ページ
Proc Natl Acad Sci USA   2001 in press

著者名 論文標題
Sugawara T et al A missense mutation of the Na+ channel alphaII subunit gene Nav12 in a patient with febrile and afebrile seizures causes channel dysfunction
雑誌名 発行年 ページ
Proc Natl Acad Sci USA   2001 in press

著者名 論文標題
Kobayasi et al Ca2+ channel antagonists and neuroprotection from cerebral ischemia (review)
雑誌名 発行年 ページ
Eur J Pharmacol 363 1998 1-15

著者名 論文標題
Uneyama H et al Pharmacology of N-type Ca2+ channels distributed in cardiovascular system (review)
雑誌名 発行年 ページ
Int J Molecular Medecine 3 1999 455-466

著者名 論文標題
Ertel E et al Nomenclature of Voltage-Gated Calcium Channels
雑誌名 発行年 ページ
Neuron 25 2000 533-535

著者名 論文標題
Imoto K Structure and function of voltage-dependent Na+ channel (review)
雑誌名 発行年 ページ
Handbook Exp Pharmacol 147 2000 3-26


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