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The dynamics and function of newly synthesized proteins in long-lasting memory

Research Project

Project/Area Number 20H03337
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 46010:Neuroscience-general-related
Research InstitutionNiigata University

Principal Investigator

Mikuni Takayasu  新潟大学, 脳研究所, 教授 (90786477)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2020: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
Keywords分子イメージング / ゲノム編集 / シナプス / イメージング / タンパク質 / 長期記憶 / 2光子イメージング / 記憶 / 細胞内ダイナミクス
Outline of Research at the Start

脳内で新規に合成されたタンパク質がいつ、どこで、どのように働いて長期記憶を実現しているのかはほとんどわかっていない。本研究ではまず、脳でのゲノム編集技術と化学的ラベリングや光操作技術を組み合わせて、数十種類以上の新規合成タンパク質を選択的に可視化し、操作するための技術基盤を構築する。次に、この技術基盤と2光子イメージングやアンケイジングの技術を用いて、長期記憶の細胞モデルにおける新規合成タンパク質の時空間的な動態と機能を網羅的に明らかにする。さらに、個体において、新規合成タンパク質が学習後のどの時間枠で働いて長期記憶を実現しているのかを調べる。

Outline of Final Research Achievements

Memories can be divided into short-term memory, lasting for seconds to minutes, and long-term memory, lasting for hours, days or even a lifetime. Short-term memory is protein synthesis-independent, while long-term memory is protein synthesis-dependent. However, it is largely unknown when, where and how distinct newly synthesized proteins work for long-term memory. In this study, we established a high-throughput method for imaging newly synthesized proteins in brain tissue, enabling the monitoring of a variety of newly synthesized proteins in the brain in the context of long-lasting memory.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

何時間、何日、あるいは一生続くような長期記憶の形成には、脳内でタンパク質が新規に合成される必要があることが知られている。しかしながら、脳内で個々の新規合成タンパク質を選択的に観察する良い方法はこれまでなかった。本研究では、一定の時間枠の間に脳内で合成された新規合成タンパク質を脳内で選択的に観察するための方法を開発し、長期記憶の研究の礎を築いた。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 5 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 7 results)

  • [Journal Article] General Design Strategy to Precisely Control the Emission of Fluorophores via a Twisted Intramolecular Charge Transfer (TICT) Process2022

    • Author(s)
      Hanaoka Kenjiro、Iwaki Shimpei、Yagi Kiyoshi、Myochin Takuya、Ikeno Takayuki、Ohno Hisashi、Sasaki Eita、Komatsu Toru、Ueno Tasuku、Uchigashima Motokazu、Mikuni Takayasu、Tainaka Kazuki、Tahara Shinya、Takeuchi Satoshi、Tahara Tahei、Uchiyama Masanobu、Nagano Tetsuo、Urano Yasuteru
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society

      Volume: 144 Issue: 43 Pages: 19778-19790

    • DOI

      10.1021/jacs.2c06397

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 生体脳内ゲノム編集による脳組織内1細胞での分子イメージング2022

    • Author(s)
      三國貴康
    • Journal Title

      ブレインサイエンス・レビュー

      Volume: 2022 Pages: 61-77

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 生体脳内ゲノム編集技術とその分子標識への応用2022

    • Author(s)
      三國貴康
    • Journal Title

      臨床精神医学

      Volume: 51 Pages: 1319-1323

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Methodological approaches to understand the molecular mechanism of structural plasticity of dendritic spines2020

    • Author(s)
      Mikuni Takayasu、Uchigashima Motokazu
    • Journal Title

      European Journal of Neuroscience

      Volume: in press Issue: 8 Pages: 6902-6911

    • DOI

      10.1111/ejn.14734

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Correlative Ultrastructural Analysis of Functionally Modulated Using Automated Tape-Collecting Ultramicrotome and SEM Array Tomography2020

    • Author(s)
      Sun Ye、Thomas Connon、Mikuni Takayasu、Guerrero-Given Debbie、Yasuda Ryohei、Kamasawa Naomi
    • Journal Title

      Volume Microscopy

      Volume: 155 Pages: 121-149

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-0691-9_7

    • ISBN
      9781071606902, 9781071606919
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Large-scale imaging of synaptic activity and molecular dynamics in single neurons2023

    • Author(s)
      Takayasu Mikuni
    • Organizer
      ACC国際シンポジウム2023
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Development of Single-Cell, Spatiotemporal, Quantitative Imaging Method for Endogenous Proteins in Mammalian Brains2023

    • Author(s)
      内ヶ島 基政、井口 理沙、劉シンイ、藤井 和磨、阿部 学、﨑村 建司、備瀬 竜馬、三國 貴康
    • Organizer
      第128回日本解剖学会総会・全国学術総会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Imaging synaptic activity and molecular dynamics in single neurons in vivo2022

    • Author(s)
      Takayasu Mikuni
    • Organizer
      Neuro2022(第45回日本神経科学大会)
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 生体脳内1細胞でのシナプス活動と内在性タンパク質の時空間的動態のイメージング2022

    • Author(s)
      三國貴康
    • Organizer
      第95回日本生化学会大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ゲノム編集を介した化学タグノックインによる脳内内在性タンパク質の定量的時空間プロファイリング2022

    • Author(s)
      内ヶ島 基政、井口 理沙、劉シンイ、藤井 和磨、阿部 学、﨑村 建司、備瀬 竜馬、三國 貴康
    • Organizer
      Neuro2022(第45回日本神経科学大会)
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 脳でのゲノム編集2021

    • Author(s)
      Mikuni Takayasu
    • Organizer
      第44回日本神経科学大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 小児神経臨床と基礎脳科学研究2021

    • Author(s)
      三國貴康
    • Organizer
      第63回日本小児神経学会学術集会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Genome editing-based approaches for single-cell molecular imaging in brain tissue2020

    • Author(s)
      Mikuni Takayasu
    • Organizer
      第43回日本神経科学大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 生体脳でのゲノム編集技術の開発と脳病態の理解への応用2020

    • Author(s)
      三國貴康
    • Organizer
      第62回小児神経学会学術集会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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