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== 伝達物質放出とその制御== | == 伝達物質放出とその制御== | ||
[[Image:Figure3.jpg|thumb|300px|'''図３ SNARE仮説'''<br>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。]] | [[Image:Figure3.jpg|thumb|300px|'''図３ SNARE仮説'''<br>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。]] | ||
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[[電気化学的勾配]] | ===シナプス小胞の形成=== | ||
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は小胞内部に取り込まれる。シナプス前終末細胞質に存在する神経伝達物質は、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。例えばグルタミン酸およびGABAの場合は、それぞれの[[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。 | |||
===アクティブゾーンへの移動とドッキング=== | |||
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)。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多くのタンパク質と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<ref><pubmed> 22026965</pubmed></ref>。次に、結合したシナプス小胞は、[[カルシウム]]依存的に細胞膜と融合できる状態になる(priming)。 | |||
===カルシウム流入と開口放出=== | |||
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型電位依存性カルシウムチャネル|P/Q]] ([[Cav2.1]])、[[N型電位依存性カルシウムチャネル|N]] ([[Cav2.2]])、[[R型電位依存性カルシウムチャネル|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と考えられている。 | 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型電位依存性カルシウムチャネル|P/Q]] ([[Cav2.1]])、[[N型電位依存性カルシウムチャネル|N]] ([[Cav2.2]])、[[R型電位依存性カルシウムチャネル|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と考えられている。 | ||
その後、神経伝達物質は拡散によりシナプス後部にある[[受容体]]に到達して結合し、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ス小胞膜は、その後[[エンドサイトーシス]] | ===シナプス小胞のリサイクリング=== | ||
その後、神経伝達物質は拡散によりシナプス後部にある[[受容体]]に到達して結合し、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。 | |||
==シナプス放出の調節== | |||
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。たとえば、シナプス後細胞に入力する興奮性シナプス前終末上に抑制性シナプスが作られ、興奮性シナプスからの伝達物質放出を抑制することで、シナプス伝達を調節する[[シナプス前抑制]]が知られている。また、シナプス後細胞から放出される逆行性メッセンジャーによっても、シナプス前終末からの伝達物質放出は制御される<ref><pubmed>19640475</pubmed></ref>。逆行性シナプス伝達制御の１つにDSI ([[Depolarization-induced suppression of inhibition]])がある。DSIは、シナプス後細胞が脱分極することにより、そこから[[エンドカンナビノイド]]が放出され、抑制性シナプス前終末にある[[カンナビノイド受容体]]に作用することで、シナプス前終末からのシナプス小胞の放出確率が低下する現象である。 | |||
== SNARE仮説 == | == SNARE仮説 == | ||