Nanoscale visualization and mechanstic understanding of presynaptic plasticity
| Project/Area Number |
20KK0171
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| Research Category |
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 46:Neuroscience and related fields
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
坂場 武史 同志社大学, 脳科学研究科, 教授 (80609511)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三木 崇史 同志社大学, 研究開発推進機構, 准教授 (10598577)
坂本 寛和 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 助教 (10837397)
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| Project Period (FY) |
2020-10-27 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥18,850,000 (Direct Cost: ¥14,500,000、Indirect Cost: ¥4,350,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
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| Keywords | シナプス / 神経 / 可塑性 |
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| Outline of Research at the Start |
シナプスの伝達強度は一定ではなく、可塑的な変化を示す。シナプス可塑性、特にcAMP依存的なシナプス可塑性は動物種に限らず広く存在し、また、動物の学習・記憶に重要な役割を担うと考えられている。本研究では、学習・記憶に重要な役割を担うげっ歯類海馬において、苔状線維―CA3錐体細胞シナプスのcAMP依存的なシナプス可塑性メカニズムを、特に可塑性誘導後の時間経過に伴うメカニズム遷移の可能性に注目し、日本とドイツの共同研究によって解明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題では、これまでに以下の研究進展があった。つまり、ドイツとの国際共同研究で、海馬苔状線維シナプス前終末のcAMP濃度を強制上昇させると、伝達物質放出部位付近の局所Ca濃度が上昇する。それによって伝達物質放出量が増大することを、電気生理学、全反射蛍光顕微鏡などで明らかにした。ドイツ側との共同研究により、Caチャネルが短時間のうちにシナプス前終末で集積する可能性をSTED顕微鏡で明らかにした（Fukaya et al., 2021, PNAS）。さらに、その次のステップとして、伝達物質放出部位にあるactive zone scaffoldタンパク質によるCaチャネルの密度制御機構を明らかにすべく、ドイツ側のSigrist研究室からactive zone scaffoldタンパク質RIMBP2のKOマウスを入手した。急性スライス標本において、海馬苔状線維シナプス前終末からの直接パッチクランプ法による膜電位固定と膜容量測定法をおこなった。特に本年度は、これに加えて、シナプス応答の測定を行った。シナプス前終末Caチャネル振幅が減少し、膜容量やシナプス後電流の減少が観察された。一方で、シナプス後電流はCaチャネル電流の減少だけでは説明できず、放出機構、おそらく小胞プライミングの阻害が観察された。この研究を論文として改訂中である。また、生理的な刺激でおこるLTPは予想と異なり、Caチャネル集積ではなく、放出部位タンパクの集積であることを最近示すことができた（Fukaya et al., 2023, Sci. Adv.）。残された課題として、cAMP依存性可塑性、特にCaチャネル集積の脳神経回路における機能的な意義を探る実験を行い、またハエでの網羅的プロテオミクスの成果を利用する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
2021年の時点で、当初の目標であったcAMP濃度上昇の伝達物質放出確率制御メカニズムの解明に一定のめどがつき、現在はさらにその先の研究に着手しているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在遂行中の研究を着実に取りまとめていく必要がある。COVID-19による渡航制限が解除されたので、より緊密な共同研究が可能になる。
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Report
(3 results)
Research Products
(11 results)
