| Project/Area Number |
21K06369
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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 | Tohoku University |
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Principal Investigator |
市之瀬 敏晴 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (20774748)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 神経活動 / 記憶学習 / ショウジョウバエ / タンパク質翻訳プロファイリング / タンパク質翻訳 / リボソームプロファイリング / 神経細胞 / グリア細胞 / トランスクリプトーム解析 / 記憶の固定化 |
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| Outline of Research at the Start |
記憶の寿命は、数秒で忘れてしまうものから数十年にわたって憶えているものまで、非常に多様である。学習した情報を長期にわたって保持するためには、学習後に起こる記憶の固定化というプロセスが必要である。学習後、新たに遺伝子がタンパク質として発現することが記憶の固定化に重要であることは広く知られているが、数万種類のタンパク質のうち、どれが記憶の固定化に寄与するのかについては、未だ断片的な知見しか得られていない。本研究は、ショウジョウバエの匂い報酬記憶をモデルに、どの遺伝子が学習後に発現し、記憶を固定化するのか解明を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
インパクトのある記憶情報は、我々の脳に生涯にわたって刻まれる。1963年、Flexnerらは、タンパク質翻訳阻害剤をマウスの海馬領域に注射することで、迷路 課題における長期記憶の形成が阻害されることを報告した。その後の研究で、学習後のタンパク質合成はシナプスの可塑的変化の固定化に重要であること、その 重要性は哺乳類だけでなく、鳥類、魚類、軟体動物、昆虫など様々な種で保存されることが明らかとなった。このことから、神経活動依存的な特定タンパク質分 子の新規合成が記憶の長期化に重要であるとは言えるが、肝心の分子メカニズムに関してはほとんど明らかにされていない。 これまでに神経活動依存的に転写活性が変化する遺伝子の同定や、CREBなどの転写因子はさかんに解析されてきた。しかし、転写制御は記憶の固定化の中でも最 も後期のプロセスであり、既存のmRNAからの新規タンパク質翻訳を必要とする記憶の固定化初期とは区別されるべきである。そこで本研究では、神経活動依存的 に翻訳されるタンパク質を網羅的に同定することを目的とした。この目的のため、生きた動物の脳の神経細胞特異的にリボソームプロファイリングを行う技術基 盤を開発した。さらに、チャネルロドプシンを用いた光依存的な神経活動の前後でタンパク質翻訳をゲノムワイドに解析することで、200種類程度の神経活動依 存的に翻訳活性が変化する遺伝子を同定することに成功した。この成果は、タンパク質翻訳を基盤とする神経科学を切り拓くものである。
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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
神経活動依存的に翻訳されるタンパク質の網羅的な同定に成功した。また、標的となるmRNAの細胞内動態を可視化したところ、神経活動によって細胞内局在が変化し、翻訳されることが明らかになった。
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| Strategy for Future Research Activity |
今回行ったのは全ての神経細胞を標的としたタンパク質翻訳プロファイリングである。今後はより少数の細胞をターゲットとすることでより解像度の高い解析を行いたい。
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