新規蛋白スパイカーによるスパイン形成制御機構の解明

• Project/Area Number: 20021002
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: 白尾 智明 Gunma University, 大学院・医学系研究科, 教授 (20171043)
• Project Period (FY): 2008 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥7,600,000 (Direct Cost: ¥7,600,000); Fiscal Year 2009: ¥3,800,000 (Direct Cost: ¥3,800,000); Fiscal Year 2008: ¥3,800,000 (Direct Cost: ¥3,800,000)
• Keywords: シナプス形成 / アクチン / ドレブリン / 神経細胞培養 / 形態形成 / スパイカー / ドレブリ

Research Abstract

樹状突起スパインを構成する蛋白群がどのようにしてスパインへ選択的に集積するかは、スパイン機能を解明する上で非常に重要である。本研究では、ドレブリンに結合する新規蛋白スパイカーのスパイン形成に関する機能を明らかにした。Spikarは非神経細胞では主に核のみに存在するが、神経細胞では細胞質特に樹状突起スパインに強く局在している。非神経細胞におけるSpikarとドレブリンの共発現実験により、Spiakrが細胞質に出現するためには、ドレブリンと結合していることが必要であることが示唆された。次に、神経細胞でのSpikarの機能を探るため、Spikarの発現亢進および抑制実験を行った。まず、Spikarの核移行シグナルにミューテーションを導入したところ、核内への移行が阻止されたことより、この部位が核移行シグナルであると結論されたので、核移行シグナルにミューテーションを入れる事により細胞質のみに存在する性質を有するようになったSpikar変異体mNLS-Spikarを作成し、このコンストラクトを培養8日の神経細胞に発現させ、約1週間後にスパイン数を測定したところスパイン数が有意に増加していた。次に、RNAiを用いてSpikarの発現抑制を行った。培養3日後からSpikarの発現を抑制した神経細胞で約2週間後に解析したところ、フィロポディアおよびスパイン数とmEPSC頻度が有意に減少していた。しかし、mEPSCのアンプリチュードやスパイン内へのドレブリンの集積度には変化がないことが示唆された。したがって、Spikarはシナプス誘導には関与するが、一端できあがったシナプスの維持には関与しないことが示唆された。以上より、Spikarは核では転写調節因子として働き、核外(細胞質)ではシナプス形成誘導に関与している新規蛋白であると考えられた。

Research Products

• [Journal Article] Genetic disruption of the alternative splicing of drebrin gene impairs context-dependent fear learning in adulthood (2010)
  • Author(s): Kjoma N
  • Journal Title: Neuroscience 165 Pages: 138-150
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Chemico-Genetic Identification of Drebrin as a Regulator of Calcium Responses (2010)
  • Author(s): Mercer JC
  • Journal Title: Int.J.Biochem.Cell Biol 42 Pages: 337-345
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] F-actin-binding protein drebrin regulates CXCR4 recruitment to the immune synapse (2010)
  • Author(s): Perez-Martinez M
  • Journal Title: J.Cell Sci. 123 Pages: 1160-1170
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] シナプスの細胞骨格 (2010)
  • Author(s): 山崎博幸
  • Journal Title: クリニカルニューロサイエンス (印刷中)
• [Journal Article] Drebrin A regulates the dendritic spine plasticity and synaptic function in cultured hippocampal neurons (2009)
  • Author(s): Ivanov A
  • Journal Title: J.Cell Sci. 122 Pages: 524-534
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] AMPA receptor inhibition causes abnormal dendritic spines by destabilizing drebrin (2009)
  • Author(s): Takahashi, T
  • Journal Title: J.Cell Sci. 122 Pages: 1211-1229
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Drebrin E is involved in the mechanism regulating axonal growth through actin-myosin interactions (2009)
  • Author(s): Mizui T.
  • Journal Title: J.Neurochem 109 Pages: 611-622
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Three-dimensional distribution of Fos-positive neurons in the supramammillary nucleus of the rat exposed to novel environment (2009)
  • Author(s): Ito M
  • Journal Title: Neurosci.Res. 64 Pages: 379-402
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Drebrin A Knock-Out Eliminates the Rapid Form of Homeostatic Synaptic Plasticity at Excitatory Synapses of Intact Adult Cerebral Cortex (2009)
  • Author(s): Aoki C
  • Journal Title: J.Comp.Neurol. 517 Pages: 105-121
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effect of Irradiation on the Development of Immature Hippocampal Neurons In Vitro (2009)
  • Author(s): Okamoto M
  • Journal Title: Radiat.Res. 172 Pages: 718-724
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Drebrin A regulates the dendritic spine plasticity and synaptic function in cultured hippocampal neurons (2009)
  • Author(s): Ivanov A
  • Journal Title: J. Cell Sci 122 Pages: 524-534
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] AMPA receptor inhibition causes abnormal dendritic spines by destabilizing drebrin (2009)
  • Author(s): Takahashi, T
  • Journal Title: J. Cell Sci. 122 Pages: 1211-1229
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Drebrin E is involved in the mechanism regulating axonal growth through actin-myosin interactions (2009)
  • Author(s): Mizui T
  • Journal Title: J. Cell Sci 122 Pages: 1221-1229
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Expression of drebrin E in migrating neuroblasts in adult rat brain: coincidence between drebrin E disappearance from cell body and cessation of migration (2008)
  • Author(s): Song M
  • Journal Title: Neuroscience 152 Pages: 670-682
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 樹状突起スパインの形成と機能制御にかかわるアクチン細胞骨格蛋白質 (2008)
  • Author(s): 児島伸彦
  • Journal Title: 蛋白質核酸酵素 53 Pages: 424-429
• [Journal Article] Three-dimensional distribution of Fos-positive neurons in the supramammillary nucleus of the rat exposed to novel environment
  • Author(s): Ito M
  • Journal Title: Neurosci. Res. (in press)
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ミオシンIIBを介する樹状突起スパイン内アクチン細胞骨格動態制御機構 (2010)
  • Author(s): 関野祐子
  • Organizer: 第83回薬理学会年会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2010-03-16
• [Presentation] Activity-dependent and RNA-splicing-dependent mechanisms of dendritic spine formation via drebrin stabilization (2010)
  • Author(s): 白尾智明
  • Organizer: 第83回薬理学会年会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2010-03-16
• [Presentation] Genetic disruption of the alternative splicing of drebrin gene impairs contextual fearlearning (2010)
  • Author(s): 児島伸彦
  • Organizer: 第83回薬理学会年会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2010-03-16
• [Presentation] 新規ドレブリン結合タンパク質の同定とその機能解析 (2009)
  • Author(s): 山崎博幸
  • Organizer: 第18回海馬と高次脳機能学会
  • Place of Presentation: 金沢
  • Year and Date: 2009-11-21
• [Presentation] 成熟脳の新生ニューロン放射線感受性の成熟過程における変化 (2009)
  • Author(s): 白尾智明
  • Organizer: 第32回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2009-09-16
• [Presentation] アクチン結合タンパク質ドレブリンのアイソフォーム特異的なスパイン内における動態 (2009)
  • Author(s): 花村健次
  • Organizer: 第32回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2009-09-16
• [Presentation] 小脳依存性運動記憶の獲得と維持にタンパク合成が関与しているか (2009)
  • Author(s): 岡本武人
  • Organizer: 第32回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2009-09-16
• [Presentation] ドレブリン結合タンパク質SPIKARの細胞内輸送シグナル配列の同定 (2009)
  • Author(s): 山崎博幸
  • Organizer: 第32回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2009-09-16
• [Presentation] 樹状突起スパインの形態変化におけるドレブリンの役割 (2009)
  • Author(s): 竹田麗子
  • Organizer: 第32回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2009-09-16
• [Presentation] Regulation of dendritic spine morphology by changing drebrin-A dynamics (2009)
  • Author(s): 白尾智明
  • Organizer: 21th ISN Biennial Meeting
  • Place of Presentation: Busan, Korea
  • Year and Date: 2009-08-23
• [Presentation] Role of synaptic activity in spine morphogenesis (2009)
  • Author(s): 白尾智明
  • Organizer: 36th In ternational Congress of Phisyological Sciences(IUPS2009)
  • Place of Presentation: Kyoto
  • Year and Date: 2009-08-01
• [Presentation] Drebrin-mediated establishment of cell-cell contacts by neuronal connexins (2009)
  • Author(s): Majoul I
  • Organizer: 36th In ternational Congress of Phisyological Sciences(IUPS2009)
  • Place of Presentation: Kyoto
  • Year and Date: 2009-08-01
• [Presentation] Maturation of AMPA receptors activity is regulated by expression of drebrin, an actin-binding protein, in cultured hippocampal neurons (2009)
  • Author(s): Kato K
  • Organizer: 36th In ternational Congress of Phisyological Sciences(IUPS2009)
  • Place of Presentation: Kyoto
  • Year and Date: 2009-07-27
• [Presentation] Specific role of neuronal isoform of drebrin in hippocampal synaptic plasticity and fear memory (2009)
  • Author(s): 児島伸彦
  • Organizer: 36th In ternational Congress of Phisyological Sciences(IUPS2009)
  • Place of Presentation: Kyoto
  • Year and Date: 2009-07-27
• [Presentation] ドレブリンA欠失による文脈依存的恐怖条件づけの障害とNMDA受容体の恒常性可塑性の異常 (2009)
  • Author(s): 児島伸彦
  • Organizer: 第52回日本神経化学大会
  • Place of Presentation: 伊香保
  • Year and Date: 2009-06-22
• [Presentation] 嗅球摘出マウス脳におけるシナプス可塑性関連遺伝子の発現量変化 (2009)
  • Author(s): 竹田麗子
  • Organizer: 第52回日本神経化学大会
  • Place of Presentation: 伊香保
  • Year and Date: 2009-06-22
• [Presentation] ドレブリン結合タンパク質 Spikar によるスパイン形成への関与及びその機能ドメインの特定 (2009)
  • Author(s): 山崎博幸
  • Organizer: 第52回日本神経化学大会
  • Place of Presentation: 伊香保
  • Year and Date: 2009-06-22
• [Presentation] アクトミオシン系におけるドレブリンEを介したアクチン側からの制御の軸索成長に与える役割 (2009)
  • Author(s): 花村健次
  • Organizer: 第52回日本神経化学大会
  • Place of Presentation: 伊香保
  • Year and Date: 2009-06-22
• [Presentation] 培養海馬神経細胞における樹状突起スパインからシャフトへのドレブリントランスロケーションの調節メカニズム (2009)
  • Author(s): 水井利幸
  • Organizer: 第52回日本神経化学大会
  • Place of Presentation: 伊香保
  • Year and Date: 2009-06-22
• [Presentation] ドレブリンの樹状突起スパインからシャフトへの移行における分子メカニズムの検討 (2009)
  • Author(s): 関野祐子
  • Organizer: 神経組織の成長・再生・移植研究会 第24回学術集会
  • Place of Presentation: 伊香保
  • Year and Date: 2009-06-21
• [Presentation] ドレブリンEはアクチン-ミオシン相互作用を介して軸索成長調節に関与する (2009)
  • Author(s): 水井利幸
  • Organizer: 神経組織の成長・再生・移植研究会 第24回学術集会
  • Place of Presentation: 伊香保
  • Year and Date: 2009-06-21
• [Presentation] 成体ラット脳内における新生ニューロンへの放射線感受性の検討 (2009)
  • Author(s): 水上喜久
  • Organizer: 神経組織の成長・再生・移植研究会 第24回学術集会
  • Place of Presentation: 伊香保
  • Year and Date: 2009-06-21
• [Presentation] 樹状突起スパインの形態変化におけるドレブリンの役割 (2009)
  • Author(s): 竹田麗子
  • Organizer: 神経組織の成長・再生・移植研究会 第24回学術集会
  • Place of Presentation: 伊香保
  • Year and Date: 2009-06-21
• [Presentation] ドレブリン結合タンパク質 Spikar は細胞質でスパイン形成に関与する (2009)
  • Author(s): 山崎博幸
  • Organizer: 神経組織の成長・再生・移植研究会 第24回学術集会
  • Place of Presentation: 伊香保
  • Year and Date: 2009-06-21
• [Presentation] 樹状突起スパインのアクチン結合蛋白ドレブリンA欠失による文脈依存的恐怖条件づけの障害 (2009)
  • Author(s): 児島伸彦
  • Organizer: 神経組織の成長・再生・移植研究会 第24回学術集会
  • Place of Presentation: 伊香保
  • Year and Date: 2009-06-21
• [Presentation] 興奮性及び抑制性ニューロン上のグルタミン酸作動性シナプスの免疫細胞化学的解析 (2009)
  • Author(s): 花村健次
  • Organizer: 神経組織の成長・再生・移植研究会 第24回学術集会
  • Place of Presentation: 伊香保
  • Year and Date: 2009-06-21
• [Presentation] 成熟脳における新生ニューロンの分化段階と放射線耐性出現 (2009)
  • Author(s): 白尾智明
  • Organizer: 第52回日本神経化学大会
  • Place of Presentation: 伊香保
  • Year and Date: 2009-06-21
• [Presentation] C-terminal region of Spikar facilitate the dendritic spine formation (2009)
  • Author(s): 山崎博幸
  • Organizer: 第31回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] 神経突起伸長におけるアクチン結合蛋白質ドレブリンの役 (2008)
  • Author(s): 水井利幸
  • Organizer: 神経組織の成長・再生・移植研究会第23回学術集会
  • Place of Presentation: 千葉
  • Year and Date: 2008-05-17
• [Presentation] Ionotropic glutamate receptors modify dendritic spine morphology by reeulatina drebrin dynamics (2008)
  • Author(s): Shirao T
  • Organizer: 8th Biennial Meeting of the Asia-Pacific Society for Neurochemistry
  • Place of Presentation: Shanghai, PR China
• [Presentation] Isoform conversion of drebrin during neuronal development regulates synapse formation and fear memory (2008)
  • Author(s): Hanamura K
  • Organizer: Society for Neuroscience 37th Annual Meeting
  • Place of Presentation: Washington, DC
• [Presentation] Regulation of dendritic spine formation by SpikarDrebrin interaction (2008)
  • Author(s): Yamazaki Y
  • Organizer: Society for Neuroscience 37th Annual Meeting
  • Place of Presentation: Washington, DC
• [Presentation] Deficit of the conversion of drebrin isoforms aggravates hyper locomotion in the olfactory bulbectomized mice (2008)
  • Author(s): 児島伸彦
  • Organizer: 第31回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] Actin cytoskeletal organization of postsynaptic site on GABAergic neurons (2008)
  • Author(s): 花村健次
  • Organizer: 第31回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] Type II calcium/calmodulindependent protein kinase interacts with drebrin (2008)
  • Author(s): 白尾智明
  • Organizer: 第31回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] Regulation of axonal outgrowth by drebrinmediated F-actin reorganization (2008)
  • Author(s): 水井俊幸
  • Organizer: 第51回日本神経化学大会
  • Place of Presentation: 富山
• [Presentation] Spine formation induced by Spikar is negatively regulated with drebrin (2008)
  • Author(s): 白尾智明
  • Organizer: 第51回日本神経化学大会
  • Place of Presentation: 富山
• [Presentation] 成体ラット脳内新生ニューロンの放射線感受性の検討 (2008)
  • Author(s): 水上喜久
  • Organizer: 第55回北関東医学会総会
  • Place of Presentation: 前橋
• [Presentation] Inhibitory role of inducible cAMP early repressor (ICER) in methamphetamine-induced locomotor sensitization: a study in ICER knockout and ICER I overexpressing mice reorganization (2008)
  • Author(s): Takamatsu Y
  • Organizer: 第18回日本臨床精神神経薬理学会・第38回日本神経精神薬理学会合同年会
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] 海馬GABA作動性ニューロンの興奮性シナプス後部におけるドレブリンの局在 (2008)
  • Author(s): 花村健次
  • Organizer: 第17回海馬と高次脳機能学会
  • Place of Presentation: 金沢
• [Remarks]
  • URL: http://neuro.dept.med.gunma-u.ac.jp/