国立精神・神経医療研究センター(ＮＣＮＰ)と東北大学の有村奈利子准教授らの研究グループは、ダウン症関連遺伝子産物「ＤＳＣＡＭ」がシナプス内の過剰なグルタミン酸の除去を介して、健全なシナプス機能と神経発達、そして小脳運動学習に関わることを明らかにした。１日付の科学雑誌「ネイチャー・コミュニケーションズ」に掲載されている。

脳神経回路のシナプス伝達において、神経伝達物質「グルタミン酸」がシナプス間隙に放出されると、余剰量のグルタミン酸は速やかに周辺の細胞へと回収される必要がある。この過程がうまくいかないと、てんかんや精神疾患あるいは発達障害の原因となる。だが、どのようにグルタミン酸トランスポーターが回収に動くのかは明らかになっていなかった。

研究グループは、ＤＳＣＡＭが小脳の神経細胞で発現し、特にプルキンエ細胞が作るシナプスに局在することを発見した。次に、Ｄｓｃａｍ遺伝子の機能喪失マウスでは、プルキンエ細胞上に作られるシナプスにおいて、グルタミン酸の回収が障害されることを突き止めた。

シナプスでの余剰グルタミン酸回収には、バーグマングリア細胞膜上に存在するグルタミン酸トランスポーターである「ＧＬＡＳＴ分子」が働くことが知られているが、Ｄｓｃａｍ 機能喪失マウスではＧＬＡＳＴのシナプスへの集積が阻害されていることが分かった。

解析の結果、プルキンエ細胞膜上のＤＳＣＡＭたんぱく質が、その細胞外領域を介してバーグマングリア細胞膜上のＧＬＡＳＴと結合し、ＧＬＡＳＴをシナプス側へ引きつけて集積させるというということが判明した。

さらに、ＤＳＣＡＭの機能が失われて余剰グルタミン酸が小脳に溢れるようになると、小脳のシナプス発達も障害され、そのマウスは小脳を使った目の運動学習能力も損なわれることが見いだされた。

研究グループはＤＳＣＡＭ遺伝子に関連する精神・神経疾患の病態の背後には、余剰グルタミン酸の制御異常があるという可能性が世界で初めて示唆されたとしている。