小脳メゾ回路編成における樹状突起リモデリングの機構

• Project Area: Mesoscopic neurocircuitry: towards understanding of the functional and structural basis of brain information processing
• Project/Area Number: 22115008
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 見学 美根子 京都大学, 准教授 (10303801)
• Project Period (FY): 2010 – 2014
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥41,730,000 (Direct Cost: ¥32,100,000、Indirect Cost: ¥9,630,000); Fiscal Year 2011: ¥20,020,000 (Direct Cost: ¥15,400,000、Indirect Cost: ¥4,620,000); Fiscal Year 2010: ¥21,710,000 (Direct Cost: ¥16,700,000、Indirect Cost: ¥5,010,000)
• Keywords: メゾ神経回路 / プルキンエ細胞 / 神経活動 / ライブイメージング / 数理解析

Research Abstract

本研究は、哺乳類の神経回路形成において、遺伝的プログラムとは独立に外環境に応じて結合パターンを柔軟に組み換える機構を、小脳プルキンエ細胞樹状突起のパターン調節に注目して解析し、本年度は以下二つの課題に取り組んだ。
(1)入力線維の活動による局所的な樹状突起リモデリングの分子機構: プルキンエ細胞に入力する興奮性線維の活動による樹状突起パターン修飾が起こる臨界期を特定し、その細胞機構を明らかにするため、入力線維活動を時期特異的に可逆的に抑制できる遺伝子改変マウスの作製を行った。一部の登上線維に特異的に発現するHtr5bプロモーターを用いてテトラサイクリン活性化転写因子(rtTA)を発現するマウスの作成に着手した。rtTAと蛍光タンパク質(細胞膜移行型tdTomato ; palTomato)をIRES2または2Aペプチド配列を用いてバイシストロニックに発現するトランスジーンコンストラクトを作成し、現在キメラマウスを作成中である。
(2)プルキンエ細胞樹状突起分岐形成の時空間的ダイナミクスの解析と数理モデルの構築: 培養プルキンエ細胞の樹状突起分化を解析する長期ライブイメージング系を用い、局所神経活動による突起パターン修飾および接触依存的退縮の細胞・分子機構を明らかにする。本年度は分散培養したプルキンエ細胞が特徴的な空間充填型の樹状突起を形成する過程を連続観察してダイナミクスを定量的に解析し、計算機シミュレーションによる空間パターン発達過程の再構築を試みた。その結果、突起間接触により誘導される側枝分節の退縮が、樹状突起起始部に分枝の少ないプルキンエ細胞の特徴を誘導すること主因であることが証明された(投稿準備中)。

Research Products

• [Journal Article] Sonic hedgehog signaling regulates actin cytoskeleton via Tiaml-Racl cascade during spine formation. (2010)
  • Author(s): Sasaki, N., Kurisu, J., Kengaku, M.
  • Journal Title: Molecular and Cellular Neuroscience Volume: 45 Pages: 335-344
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Polarized targeting of DNER into dendritic plasma membrane in hippocampal neurons depends on endocytosis. (2010)
  • Author(s): Kurisu J, Fukuda T, Yokoyama S, Hirano T, Kengaku M
  • Journal Title: Journal of Neurochemistry Volume: 113 Pages: 1598-1610
  • Peer Reviewed
• [Presentation] イメージングによるプルキンエ細胞樹状突起空間パターンの決定機構の解析 (2011)
  • Author(s): 見学美根子
  • Organizer: 第88回日本生理学会大会第116回日本解剖学会総会・全国学術集会合同大会
  • Place of Presentation: (招待講演)(誌上開催)
  • Year and Date: 2011-03-30
• [Presentation] プルキンエ細胞樹状突起パターンのダイナミクスと形成原理 (2010)
  • Author(s): 見学美根子
  • Organizer: Neuro2010(第53回日本神経化学会大会、第20回日本神経回路学会大会)
  • Place of Presentation: 神戸(招待講演)
  • Year and Date: 2010-09-04