Single molecule imaging of neurotrophin receptor trafficking duringthe modulation of synaptic transmission

• Project/Area Number: 19370060
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Biophysics
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: TANI Tomomi Hokkaido University, 電子科学研究所, 准教授 (80332378)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): KOIKE Maki (TANI Maki) 北海道大学, 女性研究者支援室, 客員准教授 (60396702)
• Project Period (FY): 2007 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥13,650,000 (Direct Cost: ¥10,500,000、Indirect Cost: ¥3,150,000); Fiscal Year 2008: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2007: ¥12,090,000 (Direct Cost: ¥9,300,000、Indirect Cost: ¥2,790,000)
• Keywords: ライブイメージング / 蛍光顕微鏡 / 蛍光1分子観察 / 神経栄養因子 / 小脳スライス標本 / 電気生理学的計測 / シナプス伝達効率 / 小脳 / スライス標本

Research Abstract

神経栄養因子Brain derived neurotrophic factor (BDNF)は極低濃度で中枢神経系の回路形成に極めて重要な作用を示す分泌性タンパク質である。本研究では小脳を材料として、このスライス標本に蛍光標識BDNF を投与し、BDNF とその受容体であるTrkB の振る舞いを1分子レベルで観察するとともに、中枢神経系のシナプス活動を電気生理学的に計測する実験系の確立をおこなった。本研究では、小脳神経系に極めて重要な細胞であり、小脳表層から内部に向かう顆粒細胞の移動や、顆粒細胞由来の平行線維とプルキンエ細胞のシナプス伝達の恒常性を維持するグリア細胞、バーグマン細胞に極めて特異的にBDNF が結合し、細胞内に取り込まれて主にmolecular layer 側からgranule cell layer の方向に向かって細胞内を輸送されることを発見した。バーグマングリア細胞に対するBDNF の生理機能は不明である。そこで、小脳スライス標本でバーグマングリア細胞の電気的活動と、BDNF の作用を同時に計測する顕微鏡の構築をおこなった。

Research Products

• [Journal Article] An ultramarine fluorescentprotein with increased photostabilityand pH insensitivity (2009)
  • Author(s): Tomosugi W., Matsuda T., Tani T., NemotoT., Kotera I., Saito K., Horikawa K. and Nagai T.
  • Journal Title: Nature Methods,published online
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] An ultramarine fluorescent protein with increased photostability and pH insensitivity (2009)
  • Author(s): Tomosugi W., Matsuda T., Tani T., Nemoto T., Kotera I., Saito K., Horikawa K. and Nagai T.
  • Journal Title: Nature Methods. (published online : 6 April 2009)
  • NAID: 120001648573
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A mercury arc lamp-based multi-color confocal real time imaging system for cellular structure, function (2008)
  • Author(s): Saito K., Kobayashi K., Tani T. and Nagai T.
  • Journal Title: CellStructure and Function 33 Pages: 133-141
  • NAID: 130004137533
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A mercury arc lamp-based multi-color confocal real time imaging system for cellular structure and function (2008)
  • Author(s): Saito K., Kobayashi K., Tani T and Nagai T.
  • Journal Title: Cell Structure and Function 33 Pages: 133-141
  • NAID: 130004137533
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Involvement of AMPA receptor desensitization in short-term synaptic depression at the calyx of Held in developing rats (2008)
  • Author(s): Maki Koike-Tani, Takeshi Kanda, Naoto Saitoh, Takayuki Yamashita, Tomoyuki Takahashi
  • Journal Title: J. Physiol. 586(9) Pages: 2263-2275
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Unc-51-like kinase 1/2 mediatedendocytic processes regulate filopodia extension and branching of sensory axons (2007)
  • Author(s): Zhou, X., Babu, J. R., da Silva, S., Shu,Q., Graef, I. A., Oliver, T., Tomoda, T., Tani, T., Wooten, M.W. and Wang, F.
  • Journal Title: ProcNatl. Acad. Sci USA 140 Pages: 5842-5847
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Unc-51-like kinase 1/2 mediated endocytic processes regulate filopodia extension and branching of sensory axons (2007)
  • Author(s): Zhou, X., Babu, J. R., da Silva, S., Shu, Q., Graef, I. A., Oliver, T., Tomoda, T., Tani. T., Wooten, M. W., Wang, F.
  • Journal Title: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104 Pages: 5842-5847
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Single molecule analysis ofNGF and the receptor trafficking on growthcones EMBO Conference Series on Spatial (2009)
  • Author(s): Tomomi Tani
  • Organizer: Dynamics of Intracellular Signaling
  • Place of Presentation: Jerusalem Israel
• [Presentation] Single molecule analysis of NGF and the receptor, trafficking on growth cones (2009)
  • Author(s): Tomomi Tani
  • Organizer: EMBO Conference Series on Spatial Dynamics of Intracellular Signaling
  • Place of Presentation: Maale Hachinisha (Jerusalem, Israel)
• [Presentation] 情報伝達する分子同士の向きを見る-蛍光偏光からのアプローチ- (2008)
  • Author(s): 谷知己
  • Organizer: 2分子計測ワークショップ
  • Place of Presentation: 東京大学本郷キャンパス(東京)
  • Year and Date: 2008-12-09
• [Presentation] factor-induced translocation of TrkA-GFPexpressed on PC12 cells (2008)
  • Author(s): Mami Nomura, Takeharu Nagai, YoshieHarada, Tomomi Tani Nerve growth
  • Organizer: 第46回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 福岡
• [Presentation] Kenta Saito and TakeharuNagai Trapping single molecules ofGFP-tagged nerve growth factor receptorvia ligands immobilized on a solid surfacevia ligands immobilized on a solid surface (2008)
  • Author(s): Tomomi Tani
  • Organizer: 第46回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 福岡
• [Presentation] 神経栄養因子受容体の逆行性軸索輸送-その可視化と生理機能解明へのアプローチ (2008)
  • Author(s): 谷知己
  • Organizer: ダイニン研究会
  • Place of Presentation: 筑波大学下田臨海実験センター(下田)
• [Presentation] Trapping single molecules of GFP-tagged nerve growth factor receptor vialigands immobilized on a solid surface (2008)
  • Author(s): Tomomi Tani, Kenta Saito and Takeharu Nagai
  • Organizer: 第46回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場(福岡)
• [Presentation] リガンド結合にともなう神経成長因子受容体TrkAの構造ダイナミクスを可視化する試み (2007)
  • Author(s): 谷知己, 斉藤健太, 永井健治
  • Organizer: 日本生物物理学会年大会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2007-12-23
• [Presentation] リガンド結合にともなう神経成長因子受容体TrkA の構造ダイナミクスを可視化する試み (2007)
  • Author(s): 谷知己・斉藤健太・永井健治
  • Organizer: 日本生物物理学会年大会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] 切断された神経軸索の再生における神経成長因子の作用 (2007)
  • Author(s): 野村真未・原田慶恵・谷知己
  • Organizer: 日本生物物理学会年大会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Book] 蛍光, 発光試薬の選び方と使い方(三輪佳宏編集) (2007)
  • Author(s): 谷知己・永井健治
  • Total Pages: 147
  • Publisher: スパイは一人で充分-蛍光タンパク質を用いた蛍光1分子イメージング(分担執筆)
• [Book] スパイは一人で充分-蛍光タンパク質を用いた蛍光1分子イメージング(分担執筆) (2007)
  • Author(s): 谷知己, 永井健治
  • Total Pages: 185
  • Publisher: 羊土社
• [Remarks] アウトリーチ活動
• [Remarks] (1)北海道大学女性研究者支援室主催理系応援キャラバン隊「生きているタマゴの中をのぞいてみよう」ブース出展
• [Remarks] 胚発生中のニワトリの卵に窓をあけ、生きているニワトリ胚の観察を一般の方々や高校生、中学生、小学生に観察してもらうことで、我々ヒトをふくめた生物の体作りの不思議を体感してもらう
• [Remarks] 2007.8.4 北広島エルフィンパーク交流広場北広島市2007.9.7 函館市立函館高校函館市2007.9.8 函館工業高等専門学校函館市2007.9.9 函館中部高校函館市