細胞種特異的アダプター(AP)複合体の細胞および個体レベルでの機能解析

金沢大学医学系研究科神経細胞および上皮細胞という、高等多細胞生物に特徴的であり、かつ高次機能の一端を担う細胞群の機能を、それぞれの細胞種に限局して発現しているAP複合体を中心に、細胞および個体レベルで解析した結果以下のような成果が得られた。1.腸管間質に発現する転写因子、Foxl1欠損マウスでは胃酸分泌障害が認められる。静止時の胃壁細胞では、プロトンポンプであるH,K-ATPaseが細胞内顆粒に留まっているが、胃酸分泌刺激時には顆粒が細胞膜と融合してH,K-ATPaseが細胞表面に移行することにより酸分泌が起こる。Foxl1欠損マウスでは野生型マウスに比較してSNAP25の発現のみが著明に減少しており、その結果として胃酸分泌障害の主な原因となっていることが示唆された。2.神経細胞特異的輸送制御因子、AP-3B複合体欠損マウスを樹立解析した結果、(1)てんかん様の可逆性けいれん発作が認められること、(2)シナプス終末およびシナプス小胞の形態および数が異常であること、(3)抑制性神経伝達物質であるGABAの放出障害が認められること、(4)GABAトランスポーターであるVGATのタンパク量が減少していること、(5)電気生理学的検討の結果、神経興奮伝達が異常に亢進していること、が明らかとなった。したがって、AP-3B欠損マウスの脳では抑制系の障害の結果神経伝達が異常亢進し、結果としててんかん発作を発症すると考えられた3.培養細胞レベルでの研究では、AP-2は細胞の生存そのものには必須ではないと考えられていた。しかし、これらの実験ではAP-2が完全に欠失しているわけではなく、細胞の生存にはこの残されたAP-2で十分という可能性がある。そこで、AP-2遺伝子欠損マウスの樹立を試みたところ、発生ごく初期に致死であることから、AP-2は細胞の生存に必須であることが明らかとなった。We investigated the roles of membrane traffic, especially AP complexes, in neurons and epithelial cells. The following has bee elucidated during the term of this grant.1.Foxl1 is a transcription factor expressed in mesenchymes of gastrointestinal tract. Foxl1-KO mice suffer from hardly detectable gastric acid secretion. Upon stimulation, proton pump, H,K-ATPase, translocates from internal tubulovesicles to the plasma membrane in gastric parietal cells, which leads to gastric acid secretion. In foxl1-KO mice, however, this translocation does not occur. We found that the expression SNAP25, a SNARE involved in the fusion of tubulovesicules and the plasma membrane, was significantly reduced, which likely is a major problem involved in acid secretion insufficiency in these mice.2.We established and analyzed KO mice for AP-3B, the neuron-specific AP complex. AP-3B-KO mice suffered from epileptic seizure. Structural abnormalities of synaptic terminals and synaptic vesicles were seen in AP-3B-KO mice. Consistent with the observation, release of the inhibitory neurotransmitter, GABA, was impaired, and abnormal excitability was observed in electrophysiological examinations, in these KO mice. Taken together, these observations suggest that insufficient release of GABA causes imbalance in neuroexcitability in AP-3B-KO mice, which ultimately leads to epileptic seizure in these mice.3.Previous studies on cultured cells have suggested that the AP-2 complex, involved in endocytosis, is not essential for cell survival. However, there should still be a small, residual amount of AP-2 in these experimental conditions, which may be sufficient for cells to survive. To test this possibility, we have tried to establish AP-2-KO mice. To our surprise, no homozygous embryo has been recovered at embryonic day 3.5 or later, suggesting that AP-2 is essential for cell survival or embryonic development at very early stages.研究課題/領域番号:15370042, 研究期間(年度):2003 – 2005出典：「細胞種特異的アダプター(AP)複合体の細胞および個体レベルでの機能解析」研究成果報告書 課題番号15370042（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所））（https://kaken.nii.ac.jp/ja/report/KAKENHI-PROJECT-15370042/153700422005kenkyu_seika_hokoku_gaiyo/)を加工して作