Molecular Mechanisms for axon initial segment plasticity in neurons
| Project/Area Number |
20K06855
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 46010:Neuroscience-general-related
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
Yoshimura Takeshi 大阪大学, 大学院連合小児発達学研究科, 講師 (60402567)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
臼井 紀好 大阪大学, 大学院医学系研究科, 准教授 (00784076)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 神経細胞 / 軸索起始部 / 細胞骨格 / Ankyrin-G / リン酸化 / 神経可塑性 |
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| Outline of Research at the Start |
脳は経験や加齢、病気などにより絶えず構造や機能が変化する。この性質は可塑性と呼ばれ、シナプス可塑性は長らく脚光を浴びてきた。軸索起始部（神経軸索の根元）は高度に特殊化された区画である。最近、新規の神経可塑性として軸索起始部の構造が可塑的であると報告された。この発表以降、軸索起始部は神経活動や病気などに応答して長さが変化することが明らかになりつつある。しかし、どのような分子機構で軸索起始部の長さが変化するのかは理解されていない。軸索起始部の長さが変化する際には軸索起始部に特有な細胞骨格が厳密に制御されていると考えられる。本研究では、軸索起始部に特有な細胞骨格を制御する分子機構の解明を目指す。
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| Outline of Final Research Achievements |
The axon initial segment (AIS) is plastic and may change in response to activity and disease. The molecular mechanism by which the AIS forms remains unclear. In this study, we report that Cdk5 phosphorylates ankyrin-G, a master organizer of AIS. We identified the phosphorylation site of ankyrin-G by Cdk5. We observed abnormalities in AIS length in rodent models of attention-deficit hyperactivity disorder and autism spectrum disorder. These results suggest that Cdk5 regulates the AIS formation through the phosphorylation of ankyrin-G. Abnormal neuronal output due to abnormalities in the AIS may contribute to the pathophysiology of neurodevelopmental disorders such as attention-deficit hyperactivity disorder and autism spectrum disorder.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究結果から、Cdk5はankyrin-Gのリン酸化を介して軸索起始部に特異的な細胞骨格構造の形成に重要な役割を果たしており、注意欠如・多動症や自閉スペクトラム症様モデル動物においてそのリン酸化制御が破綻していると考えられる。Ankyrin-G (ANK3)のヒト遺伝子変異により注意欠如・多動症や自閉スペクトラム症などが引き起こされることが報告されており、本研究は注意欠如・多動症や自閉スペクトラム症の病態解明の手がかりになることが期待される。
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Report
(4 results)
Research Products
(18 results)
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[Journal Article] Length impairments of the axon initial segment in rodent models of attention-deficit hyperactivity disorder and autism spectrum disorder2022
Author(s)
Noriyoshi Usui, Xiaoye Tiane, Wakana Harigai, Shogo Togawa, Ryo Utsunomiya, Tomomi Doi, Ko Miyoshi, Koh Shinoda, Junya Tanaka, Shoichi Shimada, Taiichi Katayama, Takeshi Yoshimura
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Journal Title
Neurochemistry International
Volume: 153
Pages: 105273-105273
DOI
Related Report
Peer Reviewed
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[Journal Article] 神経細胞の発達や機能に関わる分子メカニズム2021
Author(s)
吉村 武、三好 耕、天野元揮、片山泰一
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Journal Title
The Journal of Child & Brain Development
Volume: 12
Issue: 1
Pages: 10-16
DOI
NAID
ISSN
2185-1417, 2435-8819
Related Report
Open Access
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[Presentation] 神経発達症モデル動物における軸索起始部の構造破綻2023
Author(s)
Takeshi Yoshimura, Noriyoshi Usui, Xiaoye Tian, Wakana Harigai, Ko Miyoshi, Koh Shinoda, Junya Tanaka, Shoichi Shimada, Taiichi Katayama
Organizer
第100回日本生理学会大会
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