Regulation of hippocampal mossy fiber synapses and its functional significance.
| Project/Area Number |
21H02598
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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 46030:Function of nervous system-related
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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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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2021: ¥8,710,000 (Direct Cost: ¥6,700,000、Indirect Cost: ¥2,010,000)
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| Keywords | シナプス |
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| Outline of Research at the Start |
シナプス可塑性は、脳の素子レベルでの”記憶痕跡”である可能性がある。本研究はシナプス前終末における可塑性誘導因子cAMPに依存したCaチャネルクラスターの拡大現象に依拠した研究である。Caチャネルの分布によって伝達強度や可塑性の強度が決定されるという作業仮説を検証することで、シナプス伝達や短期可塑性の新たな分子細胞メカニズムを提唱する。また、回路内でのシナプス強度のばらつきをCaチャネル分布等の指標によって可視化する可能性を探る。将来的には特定の行動課題遂行前後や疾患モデルにおけるシナプス強度の空間分布変化を定量化することにつなげる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、げっ歯類海馬苔状線維－CA3シナプスの長期可塑性のメカニズムに関する研究で進展があった（Fukaya et al., 2023, Sci. Adv.）。苔状線維にAAVを用いてチャネルロドプシンの一種であるChronosとGFPを発現させ、光照射で苔状線維を刺激できるようにした。苔状線維に連発光刺激を与えると、電気刺激の場合と同様な長期増強（LTP）を惹起させることが可能になった。この光刺激で誘発されるLTPはPKA阻害剤でブロックできたことから、これまで電気刺激でみられてきたシナプス前性LTPと同様のものであると考えられた。LTP誘発後に苔状線維シナプス前終末に直接パッチクランプを行い、LTP刺激をしていない終末と比較することで、シナプス前終末の特性の変化を調べた。膜電位固定下、脱分極でみられるシナプス前終末Ca電流の振幅には変化がなかった。一方で、Ca電流を厳密に制御しながら膜容量測定法でシナプス小胞開口放出を測定すると、Ca流入量が同じでも、LTP誘発後は脱分極後から開口放出までの時間（開口放出速度）が速くなった。一方で、即時開口放出可能な小胞の数には変化がなかった。開口放出速度の上昇はPKAの阻害剤でブロックされた。以上の結果から、LTPによってシナプス小胞の開口放出確率が上昇することが示唆された。今後はPKAの活性化がどのように開口放出確率を上昇させるか分子細胞メカニズムを明らかにする必要がある。
このほか、海馬苔状線維における短期可塑性メカニズムに関する研究（とくにactive zoneタンパク質RIMBP2の役割に関する研究）、海馬歯状回神経回路に関する研究や小脳シナプスの伝達特性に関する研究が進展しており、今後論文として公刊していく必要がある。
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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
本年度は、当初の構想である放出確率制御メカニズムの研究から発展し、シナプス前性LTPメカニズムを解析する方法論を確立し、実際に海馬苔状線維に適用して伝達物質放出確率上昇というシナプス前性LTPメカニズムを明らかにできた。この方法論は短期可塑性などに応用可能である。よって、当初の計画から大きく発展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度はLTPの研究を進めるとともに、短期シナプス可塑性メカニズムに関する研究をさらに進め、論文公刊をしていきたい。
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Report
(2 results)
Research Products
(9 results)
