「シナプス前終末」の版間の差分

<br>神経細胞の軸索の先端は、他の細胞と接触して[[シナプス]]を形成する。[[軸索]]終末のシナプス結合部はやや膨大しており、これをシナプス前終末 (presynaptic terminal)と呼ぶ。シナプス前終末には[[神経伝達物質]]を貯蔵している[[シナプス小胞]]、伝達物質の放出にかかわるSNAREタンパク質、電位依存性の[[カルシウムチャネル]]、神経伝達物質を回収するための[[トランスポーター]]等が存在する。こうした分子の働きにより、シナプス前終末に[[活動電位]]が到達すると、神経伝達物質が放出される。 [[Image:Figure1.jpg|thumb|400px|図１．グルタミン酸性の興奮性シナプスの模式図。軸索のシナプス前終末から、シナプス後細胞の樹状突起にあるスパインへ情報が伝えられる。シナプス前細胞と後細胞の間にはシナプス間隙（20nm）があり、情報伝達の場を形成している。神経伝達物質を含んだシナプス小胞（50nm）がシナプス前終末内には集積しており、シナプス小胞はアクティブゾーンの細胞膜と融合し、内在する神経伝達物質を放出する。]]  

シナプス小胞は、小胞膜上のトランスポーターのはたらきで神経伝達物質を内部に取り込む。まず液胞型プロトンポンプが小胞内を酸性にし、膜を介した電気化学的な勾配を作る。これが伝達物質取り込みのためのエネルギー源となり、選択的トランスポーターにより伝達物質を内部に取り込まれる。そして、神経伝達物質が詰め込まれた小胞はアクティブゾーンに移動し、細胞膜に結合した状態になる(docking)。次に、結合したシナプス小胞は、カルシウム依存的に伝達物質を放出できる細胞膜との融合の前段階状態になる(priming)。そして、シナプス前細胞の細胞体からシナプス前終末へ活動電位が到達すると、膜電位が脱分極して電位依存性カルシウムチャネルが開き、シナプス前終末内へカルシウムイオンが流入し、それが引き金となってシナプス小胞内の神経伝達物質が開口放出される。シナプス前終末には複数種の電位依存性カルシウムチャネルが集積している。P/Q(Cav2.1)、N(Cav2.2)、R(Cav2.3)タイプのカルシウムチャネルがシナプス伝達に寄与すると考えられている<ref><pubmed>18817729</pubmed></ref>。しかし、シナプスによって各カルシウムチャネルのシナプス伝達への寄与率は異なり、また発生に伴って変化する<ref><pubmed>10627581</pubmed></ref>。シナプス前終末内に流入したカルシウムイオンは、シナプス小胞膜上のカルシウム作動性タンパク質である[[シナプトタグミン]]に結合する。そしてシナプトタグミンの構造変化が、アクティブゾーンに接しているシナプス小胞の[[膜融合]]を促し、シナプス小胞内の神経伝達物質がシナプス間隙へ開口放出される。その後、神経伝達物質はシナプス後部にある受容体に拡散により到達して結合し、情報が伝達される。開口放出により細胞膜へ移行したシナプ[[Image:Figure2.jpg|thumb|400px|図２．活動電位がシナプス前終末に伝播すると、シナプス前終末の膜電位は脱分極し、電位依存性カルシウムチャネルからカルシウムイオンが流入する。それが引き金となり、アクティブゾーン上のシナプス小胞が膜融合して、神経伝達物質がシナプス間隙に開口放出される。放出された神経伝達物質はシナプス後細胞にある受容体に結合する。シナプス間隙に残存した神経伝達物質はトランスポーターによってシナプス前終末に再取り込みされ、シナプス小胞に充填される。]]ス小胞膜は、その後[[エンドサイトーシス]]によりシナプス前終末に取り込まれ、シナプス小胞として再利用される。また、シナプス間隙に残存する神経伝達物質は、高親和性の細胞膜トランスポーターによりシナプス前終末へ再取り込みされる。そして、シナプス前終末に取り込まれた神経伝達物質は、低親和性の小胞型トランスポーターによりシナプス小胞に充填される。グルタミン酸およびGABAの小胞型トランスポーターであるvglut、vgatが各々のシナプス小胞膜に局在している。神経伝達物質のシナプス小胞内への輸送は、小胞膜上の液胞方プロトンATPase (V-ATPase)によって形成されるプロトン電気化学勾配によって駆動される<ref><pubmed>21612282 </pubmed></ref>。また、アクティブゾーン特異的蛋白質として、[[RIM1]](Rab3-interacting molecules 1), Munc13等が知られている。Munc13はシナプス小胞のprimingに関与し、カルシウムイオンとRIM1によって制御を受ける。RIM1は、アクティブゾーンに存在する他の多くのタンパク質とも直接あるいは間接的に結合し、アクティブゾーンの形成や機能において重要な役割を担っていると考えられる<ref><pubmed> 22438837</pubmed></ref>。<br>なおシナプス伝達は、シナプス前終末に存在する種々の受容体によって制御を受ける。シナプス前終末にある受容体は他のシナプスからの入力によって制御を受ける。また、シナプス後細胞から放出される[[エンドカンナビノイド]]等の[[逆行性伝達物質]]によっても制御される<ref><pubmed> 19640475 </pubmed></ref>。 [[Image:Figure3.jpg|thumb|400px|図３．シナプス小胞にはシナプトブレビンが(v-SNARE)、細胞膜にはシンタキシンとSNAP-25が(t-SNARE)あり、それらが複合体を形成し、膜融合を促す(SNARE仮説)。]]