セカンドメッセンジャー達の働きセカンドメッセンジャー達の働きModulation of Synaptic Transmission:Modulation of Synaptic Transmission:

Second MessengersSecond Messengers

澤　繁実澤　繁実sshi@brn.dis.titech.ac.jpsshi@brn.dis.titech.ac.jp

カンデル カンデル 1313 章章Principles of Neural Science 4th-editionPrinciples of Neural Science 4th-edition

Chapter 13 Chapter 13

　全てのニューロトランスミッター　全てのニューロトランスミッター recereceptorptor はは receptorreceptor とと effectoreffector がくっつがくっついているかどうかにより分けることいているかどうかにより分けることが出来る。が出来る。

A. Direct gatingA. Direct gating （（ Ionotropic receptorIonotropic receptor ））一つの分子の中に一つの分子の中に receptorreceptor とと effectoeffecto

rr を持ち、を持ち、 receptorreceptor は直接イオンは直接イオンチャネルに働きかける。チャネルに働きかける。 receptoreceptorr は細胞外側に位置している。は細胞外側に位置している。

B. Receprots that indirectly gate ion chanB. Receprots that indirectly gate ion channes fall int tyow families.nes fall int tyow families.1.1. Metabotropic G protein-coupled rMetabotropic G protein-coupled r

eceptorseceptorssecond-messenger cascadesecond-messenger cascade を起を起こさせるこさせる GTPGTP 結合調節タンパク結合調節タンパク質によって、イオンチャネルと質によって、イオンチャネルと他の基質を間接的に活性化させ他の基質を間接的に活性化させる。る。

2. Receptor tyrosine kinases 2. Receptor tyrosine kinases チロシン残基にキナーゼ自信がチロシン残基にキナーゼ自信がリン酸化することにより、タンリン酸化することにより、タンパクのリン酸化反応を通じてイパクのリン酸化反応を通じてイオンチャネルオンチャネル effectoreffector を調整する。を調整する。

Figure 13-1Figure 13-1

Figure 13-2Figure 13-2

GsAdenylyl

cyclaseGq

Figure 13-3Figure 13-3

　全ての　全ての G-proteinG-protein レセプターレセプター (GT(GTPP 結合タンパク質レセプター結合タンパク質レセプター )) はは 77つの部位で構成されている。（つの部位で構成されている。（ FigFigure 13-3ure 13-3 参照）参照）

　　 β2-β2- アドレナリン作動性レセプアドレナリン作動性レセプターは他のターは他の G-proteinG-protein 結合調節レセ結合調節レセプターと構造が似ている。プターと構造が似ている。 (β1-(β1- アアドレナリン作動性、ムスカリン様ドレナリン作動性、ムスカリン様 AAChCh 、ロドプシンレセプターを含、ロドプシンレセプターを含む。む。 ))

　最も機能的なことはニューロトラ　最も機能的なことはニューロトランスミッターの結合部位が脂質ンスミッターの結合部位が脂質 22 重重層内の細胞外側にあることである。層内の細胞外側にあることである。(Asp113)(Asp113)　セリン残基　セリン残基 (Ser:Serine reside)(Ser:Serine reside) ははリン酸化のための部位で不活性化にリン酸化のための部位で不活性化に関係する。関係する。

Figure 13-4Figure 13-4

上から順に解説上から順に解説１．トランスミッターが結合しようとして１．トランスミッターが結合しようとしている。いる。

２．トランスミッターの結合によりレセプ２．トランスミッターの結合によりレセプターの構造が変化ターの構造が変化 GsGs タンパクの結合部位がタンパクの結合部位ができる。できる。

３．脂質３．脂質 22 重層内の拡散が重層内の拡散が GsGs タンパクをレタンパクをレセプターに導き、セプターに導き、 GDPGDP をを GTPGTP に置換してに置換して活性化する。活性化する。

４．４． GDPGDP のの GTPGTP への置換が、への置換が、 α-subunitα-subunit ををGsGs タンパクから分離し、タンパクから分離し、 α-subunitα-subunit のアデのアデニルシクラーゼ用結合部位ができる。ニルシクラーゼ用結合部位ができる。

５． ５． α-subunitα-subunit は結合し、アデニルシクラーは結合し、アデニルシクラーゼを活性し、多くのゼを活性し、多くの cAMPcAMP を作るを作る (( エネルエネルギーを消費ギーを消費 ))

６． ６． α-subunitα-subunit がシクラーゼから分離し、がシクラーゼから分離し、 GGTPTP が加水分解される。そして、が加水分解される。そして、 βγβγ 化合物が化合物が再結合し元の再結合し元の G-proteinG-protein となる。となる。

７．トランスミッターがレセプターあを離７．トランスミッターがレセプターあを離れるまで、このシクラーゼの活性は繰り返れるまで、このシクラーゼの活性は繰り返される。される。

アデニルシクラーゼ

α-subunit

Βγsubunit

αs

ｔo Figure 13-12

　アデニルシクラーゼ　アデニルシクラーゼ (adenylyl cycla(adenylyl cyclase)se) はは ATPATP をを cAMPcAMP に変換する。酵に変換する。酵素ホスホジエステラーゼ素ホスホジエステラーゼ (phosphodie(phosphodiesterase)sterase) はは cAMPcAMP をを AMPAMP とする。とする。

　　 cAMP-dependent protein kinasecAMP-dependent protein kinase はは触媒部位触媒部位 (catalytic subunit)(catalytic subunit) とと制御部位制御部位 (regulatory subunit)(regulatory subunit) を持ち、を持ち、cAMPcAMP が制御部位に作用することによが制御部位に作用することにより、触媒部位が切り離され、様々なり、触媒部位が切り離され、様々なタンパク質をタンパク質を ATPATP を用いてリン酸化を用いてリン酸化する。する。

　リン酸化されたタンパク質はホス　リン酸化されたタンパク質はホスファターゼファターゼ (phospatase(phospatase ：脱リン酸酵：脱リン酸酵素素 )) により脱リン酸かされ、また、タにより脱リン酸かされ、また、タンパク質に戻る。このようなサイクンパク質に戻る。このようなサイクルとなっている。ルとなっている。

Figure 13-5Figure 13-5

Pi

Figure 13-6Figure 13-6

　　 R:Regulatory subunitR:Regulatory subunit　　 C:Catalytic subunitC:Catalytic subunit　全ての　全ての protein kinaseprotein kinase は同じような方法では同じような方法で制御されている。制御されている。

　　 AA について、について、 RR とと CC が結合していると、が結合していると、触媒作用は阻害される。触媒作用は阻害される。

　　 B-DB-D については、同一のポリペプチドの一については、同一のポリペプチドの一部に部に RR とと CC が存在し、これらは分子をほどが存在し、これらは分子をほどくことにより、セカンドメッセンジャーと結くことにより、セカンドメッセンジャーと結合する。これらのアミノ酸塩基配列はほとん合する。これらのアミノ酸塩基配列はほとんど似ている。ど似ている。

　　 EE については少し違う。細胞外にについては少し違う。細胞外に RR を細胞を細胞内に内に CC を持ち、トランスミッターやホルモン、を持ち、トランスミッターやホルモン、成長因子などが成長因子などが 22 つの単量体レセプター（つの単量体レセプター（ RR表示部位）に結合すると、細胞内のレセプ表示部位）に結合すると、細胞内のレセプターをリン酸化し、それが、次の他ゲットをターをリン酸化し、それが、次の他ゲットをリン酸化したり活性化させる。リン酸化したり活性化させる。

　　 GTP:Guanosine Tri Phosphate GTP:Guanosine Tri Phosphate グアノシングアノシン 33 リン酸リン酸　　 PL:PhospholipasePL:Phospholipase 　フォスフォリパーゼ　フォスフォリパーゼ　　 PLA2: PLA2: フォスフォリパーゼフォスフォリパーゼ A2A2　　 PLC: PLC: フォスフォリパーゼフォスフォリパーゼ CC　　 DAG:Diacyl glycerol DAG:Diacyl glycerol ジアシルグリセロールジアシルグリセロール　　 IP3:Inositol trisphosphate IP3:Inositol trisphosphate イノシトールイノシトール 33 リン酸リン酸　　 Endoplasmic reticulumEndoplasmic reticulum ：小包体：小包体　細胞膜内の林脂質加水分解が　細胞膜内の林脂質加水分解が 33 つの主要セつの主要セカンドメッセンジャーカスケードを引き起カンドメッセンジャーカスケードを引き起こす。こす。　細胞膜内のリン脂質の加水分解により、多　細胞膜内のリン脂質の加水分解により、多くの重要なセカンドメッセンジャーが作りくの重要なセカンドメッセンジャーが作り出される。細胞膜内には出される。細胞膜内には PIP2PIP2 がある。がある。 ResReseptoreptor はは TransmitterTransmitter を受け取り、を受け取り、 G-ProteinG-Proteinを活性化させ、を活性化させ、 PKCPKC を活性化させる。を活性化させる。　すると、その酵素は、　すると、その酵素は、 PIP2PIP2 をを IP3IP3 とと DAGDAGとに分解する。とに分解する。　　 IP3IP3 は細胞内の小包体にあるは細胞内の小包体にある IP3IP3 レセプレセプターと結合し、小包体内からターと結合し、小包体内から Ca2+Ca2+ を放出さを放出させる。せる。　　 Protein Kinase CProtein Kinase C やや Ca2+Ca2+ ／／ calmodulincalmodulin（カルモジュリン）依存（カルモジュリン）依存 Protein KinaseProtein Kinase はこはこれらのれらの Ca2+Ca2+ を利用して、を利用して、 Substrate proteinSubstrate protein(( 基質タンパク基質タンパク )) とと ATPATP からリンタンパクをからリンタンパクを合成する。合成する。

Figure 13-7Figure 13-7

Figure 13-8Figure 13-8

　　 4-Bromophenacyl bromide:4-Bromophenacyl bromide:臭化物ブロミド臭化物ブロミド

　　 NDGANDGA ：： Nordihydroguaiaretic acidNordihydroguaiaretic acidオピオイドオピオイド κκ 受容体拮抗薬受容体拮抗薬

　　 Arachidonic acid:Arachidonic acid:アラギドン酸アラギドン酸

　　 Lipoxygenase:Lipoxygenase:不飽和脂肪酸酸化酵素 不飽和脂肪酸酸化酵素

　　 Cycloosygenase:Cycloosygenase:酸素添加酵素酸素添加酵素

　　 Indomethacin:Indomethacin: インドメタシンインドメタシン非ステロイド性抗炎症薬非ステロイド性抗炎症薬

　　 lipase:lipase: 脂肪分解酵素脂肪分解酵素

　ヒスタミンレセプターより活性化　ヒスタミンレセプターより活性化されたリン脂質分解酵素されたリン脂質分解酵素 PLA2PLA2 によにより、アラギンドン酸が放たれる。そり、アラギンドン酸が放たれる。それは酵素の助けにより、様々な化学れは酵素の助けにより、様々な化学物質を精製する。物質を精製する。

PIPPIP22

はここを切る

はここを切る

この部分が

アラギンドン酸

この部分が

IP3となる

この部分が

DAGとなる。

　　 Figure13-9Figure13-9

　最近まで、シナプス間の伝達はプレからポストへの一方向であると考えられてい　最近まで、シナプス間の伝達はプレからポストへの一方向であると考えられていたが、そうでもない。たが、そうでもない。

　デンドリックスパイン側には　デンドリックスパイン側には G-proteinG-protein型のレセプターが存在し、それは膜透過型のレセプターが存在し、それは膜透過性のモジュレーター（性のモジュレーター（ membrane-permeable modulatormembrane-permeable modulator ）（例えば）（例えば NONO など）を作など）を作る酵素を活性化する。る酵素を活性化する。

　　 membrane-permeable modulatormembrane-permeable modulator は隣のデンドリックスパインなどに細胞膜を経は隣のデンドリックスパインなどに細胞膜を経て、細胞外から浸透し、セカンドメッセンジャーのような働きをする。て、細胞外から浸透し、セカンドメッセンジャーのような働きをする。

　海馬の長期増強（　海馬の長期増強（ long-term potentiationlong-term potentiation ）において細胞間情報伝達が起こるとい）において細胞間情報伝達が起こるということが知られている。（この細胞間のセカンドメッセンジャー浸透が何か関係あうことが知られている。（この細胞間のセカンドメッセンジャー浸透が何か関係あるのであろうか・・るのであろうか・・ ((私見私見 )) ））

　

Figure13-10Figure13-10

C.C.セカンドメッセンジャーはセカンドメッセンジャーは restingrestingやや voltage-gatedvoltage-gatedチャネルのチャネルの機能に影響を与え、閾値、時定数、発火間隔などの電気的特性を機能に影響を与え、閾値、時定数、発火間隔などの電気的特性を変化させる。変化させる。

A.A.前シナプ前シナプス終末では、ス終末では、K+K+ややCa2+Ca2+といといチャネルをチャネルを制御するセ制御するセカンドメッカンドメッセンジャーセンジャーがあり、後があり、後細胞の発火細胞の発火に関係する。に関係する。

B.B.後細胞膜後細胞膜でのシナプでのシナプスではイオスではイオン調節レセン調節レセプターによプターによって電位をって電位を変化させる変化させるセカンドメセカンドメッセンジャッセンジャーが活性化ーが活性化される。される。

Figure 13-11Figure 13-11 　同一自律神経ガングリオン　同一自律神経ガングリオン（（ ganglionganglion ）細胞内で速いシ）細胞内で速いシナプス伝達と遅いシナプス伝ナプス伝達と遅いシナプス伝達が起こる。達が起こる。

A.A.　　 postpost シナプスへのシナプスへの AchAchの放出によりニコチン様の放出によりニコチン様 AchAchレセプターが活性し、速いレセプターが活性し、速いEPSPEPSPが発生する。また、ムが発生する。また、ムスカリン様スカリン様 AchAchレセプターへレセプターへのの G proteinG protein 結合のため、遅結合のため、遅いい EPSPEPSPが発生する。が発生する。

M-typeM-type レセプターが作用し、レセプターが作用し、M-type K+M-type K+ チャネルが閉じる。チャネルが閉じる。すると、すると、 K+K+ が細胞外に出らが細胞外に出られる量が減少し、細胞内の正れる量が減少し、細胞内の正味の電化は増加するこれはセ味の電化は増加するこれはセカンドメッセンジャー等がカンドメッセンジャー等が M-M-type K+type K+ チャネルに影響を及チャネルに影響を及ぼしている間続く。ぼしている間続く。

B.B.電圧固定電圧固定 (voltage clamp)(voltage clamp)測定は、測定は、voltage clampvoltage clamp による脱分極により記による脱分極により記録された電流録された電流 IkIk で見ることが出来る。で見ることが出来る。　固定電圧を　固定電圧を VrVr 、テスト電圧を、テスト電圧を VtVtとし、とし、 11秒間テスト電圧を掛ける。秒間テスト電圧を掛ける。左が左が ControlControl条件下であり、右がム条件下であり、右がムスカリン適応後である。ムスカリンスカリン適応後である。ムスカリンは、休止時は開いているは、休止時は開いている M-type K+ cM-type K+ channelhannel を閉じることにより外向きのを閉じることにより外向きのK+K+ の流れを減少させる。の流れを減少させる。 M-type K+ M-type K+ channelchannel の閉鎖により、脱分極を止の閉鎖により、脱分極を止めるための細胞外へのめるための細胞外への K+K+ の流れはの流れは減少する。減少する。

C.C.遅い電圧依存性遅い電圧依存性 M-typeM-type チャネルチャネルの活性は通常、細胞膜周辺の電位差の活性は通常、細胞膜周辺の電位差を休止電位近づけようとする働きがを休止電位近づけようとする働きがある。ある。

Figure 13-11Figure 13-11

遅い遅い EPSPEPSP の間は、の間は、 M-typeM-type チャネルが閉じていので、細胞は発火し活動電位を生チャネルが閉じていので、細胞は発火し活動電位を生ずる。ずる。 slowEPSPslowEPSP前には少々の電荷流入ならば、前には少々の電荷流入ならば、 M-type K+M-type K+ チャネルの作用で発火チャネルの作用で発火が起きないがが起きないが (( これをこれを accommodationaccommodation というという )) 、、 slowEPSPslowEPSP のある最中は同量の電のある最中は同量の電荷流入でも荷流入でも K+K+ が細胞外に排出されにくいために発火が起こるが細胞外に排出されにくいために発火が起こる (( これをこれを anti-accommanti-accommodationodation というという )) ことがグラフよりわかる。ことがグラフよりわかる。

　アメフラシの感覚ニューロン　アメフラシの感覚ニューロンにおいてセロトニンによって引においてセロトニンによって引き起こされたき起こされた slow synaptic slow synaptic actionaction でで S-type K+S-type K+ チャネルがチャネルが閉鎖される。閉鎖される。

A.A.セロトニン作動性介在ニューセロトニン作動性介在ニューロンは軸策終末と機械受容器感ロンは軸策終末と機械受容器感覚ニューロンの間にシナプス結覚ニューロンの間にシナプス結合を作る。その感覚ニューロン合を作る。その感覚ニューロンは、伝達速度が速く興奮性のグは、伝達速度が速く興奮性のグルタミン作動シナプス結合を運ルタミン作動シナプス結合を運動ニューロンに作る。動ニューロンに作る。

Figure 13-12Figure 13-12

C.C. セロトニンのの結合により、セロトニンのの結合により、 S-typeK+S-typeK+ チャネルが閉鎖し、感覚ニューチャネルが閉鎖し、感覚ニューロンの遅い脱分極と膜コンダクタンスの低下ロンの遅い脱分極と膜コンダクタンスの低下 (( 膜抵抗の上昇膜抵抗の上昇 )) する。する。　上の線は　上の線は VmVm を下の線はを下の線は ImIm を表し、感覚ニューロンに微小電極を差しを表し、感覚ニューロンに微小電極を差し込んで計測した。短時間の過分極電流パルスは短時間の過分極電圧を導く。込んで計測した。短時間の過分極電流パルスは短時間の過分極電圧を導く。電圧応答の大きさは電圧応答の大きさは OhmOhm の法則によって膜コンダクタンスに従う。の法則によって膜コンダクタンスに従う。 ( V⊿( V⊿＝⊿＝⊿ ImIm ／／ gi)gi) 膜コンダクタンスの減少は電圧パルスの大きさを上昇させ膜コンダクタンスの減少は電圧パルスの大きさを上昇させる。る。

5-HT5-HT ：セロトニン：セロトニン (5-hidroxytryptamine)(5-hidroxytryptamine)S-type receptorS-type receptor ：： Resting KResting K++ serotonin- serotonin- sensitive channelsensitive channel

B.B.感覚ニューロンにおいて、感覚ニューロンにおいて、代謝調節型のレセプター代謝調節型のレセプター (5-HT-(5-HT-R)R) にセロトニンが結合し、にセロトニンが結合し、Figure13-4の要領での要領で cAMPcAMP が発が発生し、生し、 PKAPKA を通してを通して cAMPcAMP ががATPATP となり、となり、 S-typeS-type チャネルチャネルを閉鎖する。を閉鎖する。

Figure 13-12Figure 13-12 代謝調節型

セロトニンレセプター

休止時

アクティブ時

Patch-clampPatch-clamp 計測による計測による S-type K+S-type K+ チャネルの活動チャネルの活動　　A.A.セロトニンセロトニン (5-HT)(5-HT) の結合によりの結合により 55 つのうちつのうち 33 つのチャネルが閉ざされつのチャネルが閉ざされた。この実験では、細胞外からセロトニンを与えており、細胞内からは、た。この実験では、細胞外からセロトニンを与えており、細胞内からは、なにもなにも S-type K+S-type K+ チャネルに直接作用させていない。チャネルに直接作用させていない。 A2A2 のグラフの縦軸のグラフの縦軸は開いているは開いている SSチャネルの個数を表している。チャネルの個数を表している。

Figure 13-13Figure 13-13

B.B.感覚ニューロン内への感覚ニューロン内への cAMPcAMP の直接抽入によりパッチ内のの直接抽入によりパッチ内の 33 つのつの SS チャネルのチャネルのうちうち 33 つとも閉鎖された。つとも閉鎖された。C.cAMPC.cAMP をを ATPATP にする触媒作用のあるにする触媒作用のある PKA(cAMPPKA(cAMP 依存性依存性 protein kinase)protein kinase) を細胞かを細胞から切り離されたら切り離された (cell-free)S-type(cell-free)S-type チャネルの原形質側に投与した結果、チャネルの原形質側に投与した結果、 44 つのうちつのうち22 つのチャネルが閉鎖された。高エネルギーであるつのチャネルが閉鎖された。高エネルギーである ATPATP をチャネルに供給するたをチャネルに供給するためめ PKAPKA を投与した。を投与した。

Figure 13-13Figure 13-13

Figure13-14Figure13-14

　セロトニンによっていったん閉じられた S-type K+ チャネルは FMRFamideによって開く

A. アメフラシの感覚ニューロンにおいて、ニューロペプチドの FMRFamide はアラギドン酸カスケードを通して S-type K+ チャネルを開放させる。 12-HPETE やアラギドン酸カスケードについてはFigure13-8 参照

B.FMRFamide は、感覚ニューロンはゆっくりと過分極させ、膜コンダクタンスを上昇させる。すると、電圧は上昇し、一連の過分極電流パルスが計測された。C. S-type K+ チャネルと FMRFamide による変化の Patch-clamp による測定。１． FMRFamide の作用が S-type チャネルの開放を増加させている。２． 12-HPETE の作用も細胞から切り離された (cell-free)閉じている S-typeチャネルを開放させた。（外側か？内側か？）　 FMRFamide と 12-HPETE のどちらとも個々のチャネルが開いている時間を増加させた。

FMRFamide:

Phe-Met-Arg-Phe-amide

Vm=Im ／ gi

Figure13-15Figure13-15　　 G proteinG protein はセカンドメッセンジャーにはセカンドメッセンジャーによらず直接イオンチャネルを開閉させるよらず直接イオンチャネルを開閉させることができる。ことができる。

GIRK:G protein-regulated GIRK:G protein-regulated Inward-rectifying K+ channelInward-rectifying K+ channelVagal nerve stimulation:Vagal nerve stimulation: 迷走神経刺激迷走神経刺激

A. GIRKA. GIRK はムスカリン様はムスカリン様 AChACh レセプターレセプターによって活性化される。によって活性化される。 Gi proteinGi protein はセはセカンドメッセンジャーを生成するエフェカンドメッセンジャーを生成するエフェクタークター (Adenylyl cyclase(Adenylyl cyclase などなど )) には結合には結合せず、イオンチャネルに直接結合する。せず、イオンチャネルに直接結合する。ΒγsubunitΒγsubunit はイオンチャネルの原形質側にはイオンチャネルの原形質側に結合する。結合する。

B.B. アセチルコリンは代謝調節型ムスカリアセチルコリンは代謝調節型ムスカリン様レセプターに作用し、ン様レセプターに作用し、 GIRKGIRK チャネチャネルの活性によって心筋細胞を過分極する。ルの活性によって心筋細胞を過分極する。これは心拍数を下げる効果がある。これは心拍数を下げる効果がある。

C. C. セカンドメッセンジャーによらないセカンドメッセンジャーによらない 33つのつの GIRKGIRK チャネルの活動記録をみよう。チャネルの活動記録をみよう。　真ん中のグラフについて、ピペットの　真ん中のグラフについて、ピペットの外側からの外側からの AChACh の投与ではチャネルは活の投与ではチャネルは活性しない。性しない。　下のグラフについて、ピペット内に　下のグラフについて、ピペット内に ACAChh と高濃度と高濃度 K+K+ を入れた。よってを入れた。よって GIRKGIRK がが開くと開くと K+K+ が細胞内に流れ込み、グラフがが細胞内に流れ込み、グラフが下に大きく突き出している。下に大きく突き出している。

K+も高濃度で入れる

原形質側の方が K+が高濃度なので外に向かって流れる

Figure13-16Figure13-16

　様々な代謝レセプターを通じる cAMP の活性化は他の Ach レセプターをリン酸化する　 ACh レセプターのためのリン酸化を脱感作 (desensitization) と呼びます。( 脱感作とは、アレルギーの原因となる物質を体内に大量に入れて、過敏性を除去する療法など。つまり、徐々に何かをして抵抗力を付けようということ )ACh レセプターのリン酸化は PKC やチロシンキナーゼの作用でも導かれる。

　リンタンパク脱リン酸酵素は protein kinase の活動を停止させる

　順方向と逆方向のリン酸化は protein kinase とリンタンパク脱リン酸酵素によって制御される。リン酸化の範囲や期間は脱リン酸化酵素の抑制によりコントロールされる。 cAMP依存 protein kinase(PKA) による inhibitor-1 のリン酸化はリン酸タンパク phosphatase-1 の活動を減少させる。inhibitor-1 のリン酸化の範囲はカルシニュリン (calcineurin),Ca2+, カルモジュリン(calmodulin) 作動性脱リン酸酵素によって制御される。カルシウムは NMDA-typeグルタミンレセプターの活動を通じて細胞内に取り込まれる。

Figure13-16Figure13-16

Figure13-18Figure13-18

EnhancerEnhancer ：転写促進因子：転写促進因子Promoter:Promoter: ：： (DNA(DNA 配列配列 )) プロモープロモーターター

　ひとつのトランスミッターは短　ひとつのトランスミッターは短期間も長期間でも効果を持つこと期間も長期間でも効果を持つことができるができる

　この例はたった一つのトランス　この例はたった一つのトランスミッターとの接触でミッターとの接触で cAMPcAMP セカンセカンドメッセンジャーシステムドメッセンジャーシステム (PKA(PKAを活性化させるを活性化させる )) を活性化させるを活性化させる例です。この例です。この kinasekinase はは K+K+ チャネチャネルをリン酸化する。ルをリン酸化する。 ((数分間の活数分間の活動電位を派生させる動電位を派生させる K+K+ チャネルチャネル ) ) 活性化の繰り返しを経て、トラン活性化の繰り返しを経て、トランスミッターはスミッターは PKAPKA を介して、一を介して、一つかそれ以上の遺伝子発現を引きつかそれ以上の遺伝子発現を引き起こす転写製制御タンパクを活性起こす転写製制御タンパクを活性させる。させる。　遺伝子活性の結果、より永続的　遺伝子活性の結果、より永続的な数日から数週間に及ぶチャネルな数日から数週間に及ぶチャネルの閉鎖を行うタンパク質を作り出の閉鎖を行うタンパク質を作り出す。す。

Overall ViewOverall View　ニューロン間の情報伝達はニューロトランスミッターの相互作用により　ニューロン間の情報伝達はニューロトランスミッターの相互作用により 33つのタイプの反応がレセプターで起こる。これらのレセプターは生物化学的つのタイプの反応がレセプターで起こる。これらのレセプターは生物化学的なメカニズム、活動時間、生理学的機能といったものが異なるシナプス後細なメカニズム、活動時間、生理学的機能といったものが異なるシナプス後細胞に影響を与える。イオン作動性のレセプターは活性化するとイオンチャネ胞に影響を与える。イオン作動性のレセプターは活性化するとイオンチャネルを開く。これらのトランスミッター作動性のチャネルはもっとも即時性がルを開く。これらのトランスミッター作動性のチャネルはもっとも即時性があり、シナプスの活動に深い影響を与えるが、平均で数ミリ秒の影響である。あり、シナプスの活動に深い影響を与えるが、平均で数ミリ秒の影響である。これらの即時性のある伝達は多くの運動ニューロン感覚ニューロンに用いらこれらの即時性のある伝達は多くの運動ニューロン感覚ニューロンに用いられている。れている。

　　 G proteinG protein 結合レセプターやチロシンキナーゼによるより長い時間影響を結合レセプターやチロシンキナーゼによるより長い時間影響を与える伝達は、セカンドメッセンジャーを用い、与える伝達は、セカンドメッセンジャーを用い、 cAMPcAMP 、リン資質水酸化、リン資質水酸化物、物、 IP3IP3 、、 DAGDAG 、アラギドン酸などを介していた。、アラギドン酸などを介していた。

　セカンドメッセンジャーを用いた活性は数秒から数分継続する。これらに　セカンドメッセンジャーを用いた活性は数秒から数分継続する。これらに即時性は無いが、トランスミッター作動性の速い活性と組み合わさることに即時性は無いが、トランスミッター作動性の速い活性と組み合わさることにより、それを調整するという作用もある。より、それを調整するという作用もある。　これらの活動はムード、覚醒、単純な学習、記憶といった感情等と結びつ　これらの活動はムード、覚醒、単純な学習、記憶といった感情等と結びつけることができる。けることができる。　最も長期間影響する活性は遺伝子転写によって数日から数週間行われる。　最も長期間影響する活性は遺伝子転写によって数日から数週間行われる。これらの活性は多くの同タイプのレセプターに影響を与え、また、通常の活これらの活性は多くの同タイプのレセプターに影響を与え、また、通常の活性やセカンドメッセンジャーカスケードなどにも影響を与えるのだ。性やセカンドメッセンジャーカスケードなどにも影響を与えるのだ。

FinFinChapter 13Chapter 13

By Shigemi SawaBy Shigemi Sawa

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