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シナプス可塑性の基盤となるカルシウムシグナルの可視化

Research Project

Project/Area Number 16F16712
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section外国
Research Field Neurophysiology / General neuroscience
Research InstitutionInstitute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

宮脇 敦史 (2017-2018)  国立研究開発法人理化学研究所, 脳神経科学研究センター, チームリーダー (80251445)

林 康紀 (2016)  国立研究開発法人理化学研究所, 脳科学総合研究センター, チームリーダー (90466037)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) ROSENDALE MORGANE  国立研究開発法人理化学研究所, 脳神経科学研究センター, 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2016-07-27 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2018: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2016: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
KeywordsFluorescent protein / FRET / LTP / N-WASP / Calcium signalling / Long term potentiation / Biosensors / Protein engineering
Outline of Annual Research Achievements

シナプスにおける伝達効率の長期的変化の1つの形態としてLTP (long term potentiation)がある。LTPによりシナプス伝達効率が上昇するに伴い、シナプスの体積が大きくなることが知られている。そのメカニズムとして細胞骨格(アクチン繊維)が再構成されることが報告されている。 LTPを誘導する刺激が入ると、(1) シナプス内のカルシウムイオン濃度の上昇、(2) CaMKII (calcium-calmodulin-dependent kinase type II)の活性化、(3) CaMKIIによるRho1タンパク質の活性化、(4) アクチン繊維ネットワークの再構成、が順次起こるとされている。しかしながら、この過程の時空間的動態は未解明である。本課題では、(3)から(4)を媒介するN-WASPの活性化に注目した。
まず、N-WASPの活性を可視化するためFRETプローブ(N-WASP intramolecular sensorsおよびN-WASP/Arp2-3 inter-molecular sensors)の開発に取り組んだ。多くのプローブの作製と培養細胞を用いたスクリーニングを繰り返し、N-WASP活性化刺激に対して高い応答を示すプーブを得ることに成功した。本プローブ群を用いたLTP誘導時のN-WASP活性化の可視化解析は、京都大学医学部(林康紀研究室)にて行った。脳スライスにプローブを導入し、LTPを誘導した際のN-WASP活性化の時空間パターンを蛍光寿命顕微鏡FLIMを用いて検討した。LTPのトリガーとなるカルシウムイオン濃度変化からN-WASP活性変化、アクチン繊維変化、スパインの形態変化を包括的に解析することに成功した。N-WASPセンサーの開発と改良により、in vivoにおける神経シグナル伝達の理解促進が期待される。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (1 results)

All 2018

All Presentation (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Presentation] Development of FRET-based biosensors to monitor the activity of actin regulators in dendritic spines2018

    • Author(s)
      Morgane Rosendale
    • Organizer
      EMBO Workshop "Dendrites 2018: Dendritic anatomy, molecules and function"
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2016-07-28   Modified: 2024-03-26  

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