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グリア細胞カルシウムシグナルの制御機構と生理的役割の解明

Research Project

Project/Area Number 12J40047
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Neurochemistry/Neuropharmacology
Research InstitutionThe Institute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

坂内 博子  独立行政法人理化学研究所, 発生神経生物研究チーム, 特別研究員(RPD)

Project Period (FY) 2012 – 2014
Project Status Declined (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
Fiscal Year 2012: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
Keywordsアストロサイト / カルシウム / mGluR / 量子ドット / バーグマングリア
Research Abstract

本研究は,脳血流やシナプス活動の制御を担う,グリア細胞・アストロサイトにおけるカルシウムシグナルの空間的制御機構を解明することを目的とする.これまでに我々は,アストロサイトの突起と細胞体の間にmGluR分子の側方拡散による移動を妨げる拡散障壁があることを発見し,この拡散障壁がカルシウムシグナルの感受性を突起で高めていることを示した.拡散障壁を構成する具体的な分子機構を特定するために,今年度はまずmGluRと相互作用するタンパク質との相互作用領域の決定を目指した.mGluRのC末端細胞内領域を3つの領域に分け,それらを過剰発現したアストロサイトの中でmGluRが拡散障壁を越えて突起・細胞体間で移動するようになっているものを量子ドット1分子イメージングにより探索した.驚くべきことに,どの断片も単体ではmGluRの拡散障壁をかく乱できなかった.この結果は,拡散障壁の発現のためにmGluRと相互作用する分子は複数必要であることを意味している.また,細胞骨格セプチンがmGluR拡散障壁の構成要素かどうかを検討する目的で,アストロサイトをセプチンの阻害剤forchlorfenuron(FCF)で処理する実験を行った.免疫染色法により調べたところ,先行研究とは異なりアストロサイトではFCFはセプチン骨格を破壊しなかったことから,FCF処理したアストロサイトでmGluRの拡散障壁の機能不全をみることはできないことがわかった.その一方で,アストロサイトの一種である小脳バーグマングリア細胞のカルシウムシグナルの詳細な解析により,新しい知見を得た.ノックアウト動物を用いた実験から,バーグマングリアではIP_3受容体タイプ2が主要なカルシウムシグナルの担い手であるが,突起ではタイプ1,3も速やかなカルシウム上昇に寄与していることを発見した(Tamamushi et al. 2012).

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の作業仮説通りにはいかなかったものの,次なる方針がみえているから.また,小脳バーグマングリアのカルシウムシグナルについても新たな知見が得られたから.

Strategy for Future Research Activity

mGluR拡散障壁の発現に関わる相互作用タンパク質の同定には,C末端3つの断片を2つずつ組み合わせて過剰発現させる実験を行う.また,相互作用がわかっているHomerタンパク質をタンデムにつなぎ分子量を増したものを過剰発現させることにより,物理的なタンパク質立体障害が拡散障壁の原因である可能性を調べる.
セプチン骨格が拡散障壁の発現に関与する可能性については,siRNAによるノックダウン法で検討する.また,アストロサイト特異的に発現していると言われるセプチン9のノックアウト動物の使用も考慮する.

Report

(1 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2013 2012

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (3 results)

  • [Journal Article] Optimal microscopic systems for long-term imaging of intracellular calcium using a ratiometric genetically-encoded calcium indicator.2013

    • Author(s)
      Miyamoto A, Bannai H, Michikawa T, Mikoshiba K.
    • Journal Title

      Biochem Biophys Res Commun

      Volume: 434 Issue: 2 Pages: 252-257

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2013.02.112

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Diffusion Barrier Compartmentalizes Signals in Astrocytes2013

    • Author(s)
      有薗美沙, 坂内博子, 丹羽史尋, 御子柴克彦
    • Journal Title

      Seibutsu Butsuri

      Volume: 53 Issue: 2 Pages: 105-106

    • DOI

      10.2142/biophys.53.105

    • NAID

      10031151793

    • ISSN
      0582-4052, 1347-4219
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Diffusion barriers constrain receptors at synapses.2012

    • Author(s)
      Renner M, Schweizer C, Bannai H, Triller A, Levi S.
    • Journal Title

      PLoS One

      Volume: 7 Issue: 8 Pages: e43032-e43032

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0043032

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Type 2 inositol 1,4,5-trisphosphate receptor is predominantly involved in agonist-induced Ca(2+) signaling in Bergmann glia.2012

    • Author(s)
      Tamamushi S, Nakamura T, Inoue T, Ebisui E, Sugiura K, Bannai H, Mikoshiba K
    • Journal Title

      Neuroscience Research

      Volume: 74 Issue: 1 Pages: 32-41

    • DOI

      10.1016/j.neures.2012.06.005

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Cooperative and stochastic calcium releases from multiple calcium puffsites generate calcium microdomains in intact HeLa cells.2012

    • Author(s)
      Nakamura H, Bannai H, Inoue T, Michikawa T, Sano M, Mikoshiba K.
    • Journal Title

      J Biol Chem

      Volume: 287 Issue: 29 Pages: 24563-24572

    • DOI

      10.1074/jbc.m111.311399

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 1分子イメージングで探る抑制性シナプス可塑性の分子機構2013

    • Author(s)
      坂内博子
    • Organizer
      第90回日本生理学会大会
    • Place of Presentation
      東京(招待講演)
    • Year and Date
      2013-03-27
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] IP_3/Ca^<2+>シグナリングによるGABA作動性シナプスの制御2012

    • Author(s)
      坂内博子
    • Organizer
      第50回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2012-09-24
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Regulation of synaptic GABA-A receptor lateral mobility and clust ering by IP_3/Ca^<2+> signaling2012

    • Author(s)
      Hiroko Bannai
    • Organizer
      Jacques-Monod Conference
    • Place of Presentation
      Roscoff, France
    • Year and Date
      2012-07-02
    • Related Report
      2012 Annual Research Report

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Published: 2013-04-25   Modified: 2024-03-26  

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