| Project/Area Number |
22K19355
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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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 | Niigata University |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 分子イメージング / ゲノム編集 / 1細胞 / イメージング / 樹状突起 / シナプス / 神経細胞 |
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| Outline of Research at the Start |
神経細胞では、外部入力に機動的に対応するために樹状突起でタンパク質を局所合成する。このような局所合成は神経活動依存的なシナプスの変化に重要だが、局所合成の実体には不明な点が多い。とくに、樹状突起内のどこにmRNAが存在し、神経活動に伴って新規に生合成されるタンパク質が樹状突起内でどのように振舞うかという時空間情報は、脳組織内ではほとんどわかっていない。そこで本研究では、脳組織内で内在性のmRNAおよびタンパク質の細胞内局在を同時イメージングする方法を開発し、神経活動依存的にシナプスが変化する際のmRNAおよびタンパク質の両方の時空間動態を単一シナプスレベルの解像度で理解することを目指す。
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| Outline of Final Research Achievements |
Proteins are locally synthesized in neuronal dendrites to dynamically respond to external inputs. However, little is known about this local protein synthesis in the brain. Specifically, current technologies struggle to visualize the exact localizations of mRNA and the translated proteins within dendrites in brain tissue. In this study, we developed a method that leverages in vivo genome editing and molecular labeling techniques to simultaneously image the intracellular localization of endogenous mRNA and proteins in brain tissue. This research provides a new technological platform for understanding the mechanisms of various brain processes and functions at the transcriptional and translational levels.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
同一細胞における遺伝子の転写および翻訳の空間情報は、様々な生命プロセスの分子メカニズムを理解する上で極めて重要である。本研究では、脳組織内の神経細胞で内在性に発現するmRNAとタンパク質の樹状突起での局在を１細胞のコントラストで同時にイメージングする方法を開発した。この方法は、様々な脳内プロセスや機能のメカニズムを転写・翻訳のレベルで統合的に理解するための技術プラットフォームを提供する。
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