Physiological role of vesicular glutamate release from glial cells

• Project/Area Number: 17K07070
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Neurophysiology / General neuroscience
• Research Institution: Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science
• Principal Investigator: MIYASHITA Tomoyuki 公益財団法人東京都医学総合研究所, 脳・神経科学研究分野, 主席研究員 (70270668)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000); Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2018: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2017: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: グリア細胞 / 小胞性グルタミン酸輸送体 / NMDA受容体 / Mg2+ ブロック / 連合学習 / ショウジョウバエ / 匂い嫌悪学習 / 学習 / 記憶 / グルタミン酸 / vGluT / エクソサイトーシス / 開口放出 / glia / memory / drosophila

Outline of Final Research Achievements

We identified a novel vesicular glutamate transporter (dvGluT2) expressed in Drosophila glial cells, suggesting that dvGluT2 is required for aversive associative learning, i.e., exocytosis of glutamate from glial cells is required for associative learning. Furthermore, it was found that the information of electric shock was input via NMDA receptors (NR) in the mushroom body (MB). In summary, we proposed a model in which electric shock induces vesicular exocytosis of glutamate in glia, and the released glutamate induces Ca2+ influx via NRs during the depolarization of postsynaptic MB neurons by odor stimulation.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年、グリア細胞は神経の可塑性に重要な役割を持つことが次々と明らかになってきている。しかし、本研究ではグリア細胞が、嫌悪の情報を記憶中枢に伝えているという全く新しいグリア細胞の機能を明らかにしたと考えている。さらに、連合学習における、無条件刺激が条件刺激に対して同時または、遅れて与えられたときのみ連合学習が成立するメカニズムを明らかにできたと考えている

Research Products

• [Journal Article] Dopamine modulates the optomotor response to unreliable visual stimuli in Drosophila melanogaster (2020)
  • Author(s): Akiba M, Sugimoto K, Aoki R, Murakami R, Miyashita T, Hashimoto R, Hiranuma A, Yamauchi J, Ueno T, Morimoto T.
  • Journal Title: European Journal of Neuroscience Volume: 51-3 Issue: 3 Pages: 822-839
  • DOI: 10.1111/ejn.14648
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Long-Term Memory Engram Cells Are Established by c-Fos/CREB Transcriptional Cycling. (2018)
  • Author(s): Miyashita T, Kikuchi E, Horiuchi J, Saitoe M
  • Journal Title: Cell Reports Volume: 25 Issue: 10 Pages: 2716-2728
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2018.11.022
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 連合学習に必要な感覚情報のグリア細胞による伝達機構 (2021)
  • Author(s): 宮下知之
  • Organizer: 認知症学会
  • Invited
• [Presentation] 連合学習に必要な感覚情報のグリア細胞による伝達機構 (2020)
  • Author(s): 宮下知之
  • Organizer: 第9回都医学研シンポジウム
  • Invited
• [Presentation] Vesicular exocytosis of glutamate from ensheathing glia transmits aversive information required for associative conditioning in Drosophila (2019)
  • Author(s): Tomoyuki Miyashita, Kyohei Mikami, Kentaro Endo, Takaaki Miyaji, Sawako Moriyama, Kotaro Konno, Yoshinori Moriyama, Masahiko Watanabe, Minoru Saitoe
  • Organizer: 第４２回日本分生生物学会年会
• [Presentation] Vesicular exocytosis of glutamate from ensheathing glia transmits aversive information required for associative conditioning in Drosophila (2019)
  • Author(s): Tomoyuki Miyashita, Kyohei Mikami, Kentaro Endo, Takaaki Miyaji, Sawako Moriyama, Kotaro Konno, Yoshinori Moriyama, Masahiko Watanabe, Minoru Saitoe
  • Organizer: 第42回日本神経科学大会
• [Presentation] ショウジョウバエを用いた行動学 ～匂い嫌悪学習を中心に～ (2019)
  • Author(s): 宮下知之
  • Organizer: 第31回日本行動神経内分泌研究会
  • Invited
• [Presentation] 神経膠細胞の新しい機能 (2019)
  • Author(s): 宮下知之
  • Organizer: 第12回分子高次機能研究会
• [Presentation] グリアのグルタミン酸小胞放出はショウジョウバエの連合学習に必要な嫌悪情報を伝達する (2018)
  • Author(s): 宮下知之 齊藤実
  • Organizer: 新学術領域班会議
• [Presentation] Vesicular glutamate release from ensheathing glial transmits electric shock information to the mushroom bodies during olfactory conditioning in Drosophila (2018)
  • Author(s): Tomoyuki Miyashita, Kanako Murakami, Takaaki Miyaji, Kyoko Ofusa, Emi Kikuchi, Junjiro Horiuchi, Yoshinori Moriyama, Minoru Saitoe
  • Organizer: 第41回 日本神経科学大会
• [Presentation] Vesicular glutamate release from enshathing glia transmits punishment required for aversive associative conditioning in Drosophila. (2018)
  • Author(s): Tomoyuki Miyashita and Minoru Saitoe
  • Organizer: 第40回日本神経科学大会
• [Presentation] グリアからのグルタミン酸開口放出の役割 (2018)
  • Author(s): 宮下知之
  • Organizer: 分子高次機能研究会
• [Presentation] Glial vesicular release of glutamate transmits aversive information required for aversive associative conditioning in Drosophila. (2018)
  • Author(s): Tomoyuki Miyashita and Minoru Saitoe
  • Organizer: 新学術領域班会議
• [Remarks] 東京都医学総合研究所 学習・記憶プロジェクト
  • URL: http://www.igakuken.or.jp/memory/
• [Remarks] 反復学習が記憶を蓄える神経細胞集団を形成するメカニズムを解明
  • URL: http://www.igakuken.or.jp/topics/2018/1204.html
• [Remarks] 反復学習が記憶を蓄える神経細胞集団を形成するメカニズムを解明
  • URL: http://www.igakuken.or.jp/public/news/033/cont2.html