Naked spineから読み解く小脳シナプスの新しい形成・動作原理
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20H03420
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 48020:Physiology-related
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
掛川 渉 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 准教授 (70383718)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山崎 世和 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 助教 (60581402)
伊藤 政之 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 特任助教 (20442535)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2020: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
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| Keywords | シナプス / 炭酸脱水酵素 / LTD / 記憶学習 / 記憶・学習 / 小脳 / 可塑性 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、小脳プルキンエ細胞に選択的に発現し、その欠損がnaked spineをはじめとした異常なシナプス形態を示すCA8に着目し、小脳回路シナプスの形成・動作様式を追究する。具体的には、４年間の研究期間の中で、以下の５課題を遂行する。【課題１】CA8 KOマウスを用いた異常表現型解析 【課題２】変異型CA8導入によるCA8 KOマウス表現型回復実験【課題３】CA8急性除去・導入によるシナプス形態改変の経時変化観察 【課題４】 CA8急性除去・導入によるシナプス分子局在変化および動態観察【課題５】海馬シナプスへのCA8発現によるシナプス形態・機能の比較検討
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| Outline of Annual Research Achievements |
脳内の神経細胞間を結ぶ「シナプス」は、情報伝達の場であると同時に、記憶・学習の形成や種々の精神神経疾患に関わる重要な部位である。私たちはこれまで、運動記憶・学習を担う小脳回路シナプスがNeurexin-Cbln1-GluD2複合体を介する新しい「シナプス架橋構造」によって構築されていることを明らかにしてきた。この架橋構造の破綻は小脳シナプスに特有の障害をもたらし、シナプス前部との接触が外れる“裸のスパイン (naked spine)”と称するシナプス異常を伴う。近年、naked spineを示すことが報告された炭酸脱水酵素8 (carbonic anhydrase-related protein 8；CA8) 変異自然発症マウスが、Cbln1, GluD2欠損マウスと同様、重篤な小脳失調様行動を示すことが見出されている。しかし、細胞内タンパク質であり酵素活性をもたないCA8が脳内でどのように働いているかはまったく不明である。そこで本研究では、小脳シナプスの形成・動作原理の分子的解明を目指し、脳内CA8の機能について追究した。
引き続き、CA8-KOマウスの病的表現型について詳細な解析を進めた。その中でも、今年度は、CA8-KOマウスにおいて障害されているシナプス可塑性の分子機構を追究した結果、CA8は従来のシナプス可塑性に関わる分子群と共通のシグナル経路を介して働いていることが示唆された。興味深いことに、CA8-KOマウスの形態学解析により、シナプス可塑性に関わる分子群の局在様式が大きく変化していることが示された。これらの所見は、CA8とシナプス可塑性に関わる従来分子群が何らかの相互作用を介している可能性を示唆しており、今後、これらの分子群による相互作用について明らかにしていきたい。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度は、これまでに見出した「CA8-KOマウスにおけるシナプス可塑性障害」の解析を掘り下げたことで、CA8の機能的役割に関する理解が大幅に進んだ。今回の所見は、本課題の今後の方向性に大きく影響することから、「おおむね順調に進展している」として評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も引き続き、これまでに明らかにしたCA8-KOマウスの異常表現型をもとに、【課題２】変異型CA8導入によるCA8 KOマウス表現型回復実験【課題３】CA8急性除去・導入によるシナプス形態改変の経時変化観察を重点的に進める。
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Report
(3 results)
Research Products
(19 results)
