Understanding CaMKII phosphorylation by in vitro reconstitution experiments and model simulation

• Project/Area Number: 23700371
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Neuroscience in general
• Research Institution: Kyoto University (2012-2013); The University of Tokyo (2011)
• Principal Investigator: URAKUBO Hidetoshi 京都大学, 情報学研究科, 特任助教 (40512140)
• Project Period (FY): 2011 – 2012
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2012: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2011: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
• Keywords: CaMKII / 再構成実験 / NMDA受容体 / シナプス可塑性 / システム生物学 / シミュレーション

Research Abstract

Ca2+/Calmodulin-dependent protein kinase II (CaMKII) has been shown to play a major role in establishing memories through complex molecular interactions including phosphorylation of multiple synaptic targets. Here we reconstituted Ca2+/Calmodulin-dependent CaMKII autophosphorylation in the presence of protein phosphatase 1 in vitro, and found that CaMKII phosphorylation shows a switch-like response with history dependence (hysteresis) only in the presence of an N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptor-derived peptide. This hysteresis may be crucial for induction and maintenance of long-term synaptic plasticity at synapses.

Research Products

• [Journal Article] In Vitro Reconstitution of a CaMKII Memory Switch by an NMDA Receptor-Derived Peptide (2014)
  • Author(s): Hidetoshi Urakubo, Miharu Sato, Shin Ishii, Shinya Kuroda
  • Journal Title: Biophys. J. Volume: Vol.106 Pages: 1414-1420
  • NAID: 120005434969
• [Journal Article] In vitro reconstitution of a CaMKII memory switch by an NMDA receptor-derived peptide. (2014)
  • Author(s): Urakubo, H., Sato, M., Ishii, S., & Kuroda, S.
  • Journal Title: Biophysical Journal Volume: 106 Issue: 6 Pages: 1414-1420
  • DOI: 10.1016/j.bpj.2014.01.026
  • NAID: 120005434969
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Common Framework of Signal Processing in the Induction of Cerebellar LTD and Cortical STDP (2013)
  • Author(s): Minoru Honda, Hidetoshi Urakubo, Takuya Koumura, Shinya Kuroda
  • Journal Title: Neural. Netw. Volume: Vol.43 Pages: 114-124
• [Journal Article] A Common Framework of Signal Processing in the Induction of Cerebellar LTD and Cortical STDP (2013)
  • Author(s): Minoru Honda*, Hidetoshi Urakubo*, Takuya koumura, Shinya Kuroda
  • Journal Title: Neural Networks Volume: 43 Pages: 114-124
  • DOI: 10.1016/j.neunet.2013.01.018
  • Peer Reviewed
• [Presentation] シナプス分子CaMKII は分子メモリとして機能する -In vitro実験系による実証- (2013)
  • Author(s): 浦久保秀俊
  • Organizer: 定量生物学の会
  • Place of Presentation: 吹田(大阪)
• [Presentation] In vitro Reconstitution of an Erasable Memory Switch of CaMKII (2013)
  • Author(s): 浦久保秀俊,石井信,黒田真也
  • Organizer: Society for neuroscience annual meeting, 2013, SfN annual meeting abstract, No 233.17
  • Place of Presentation: アメリカ合衆国・サンディエゴ
• [Presentation] In vitro Reconstitution of an Erasable Memory Switch of CaMKI (2013)
  • Author(s): Hidetoshi Urakubo, Shin Ishii, Shinya Kuroda
  • Organizer: SfN annual meeting
  • Place of Presentation: サンディエゴ（アメリカ合衆国）
• [Presentation] シナプス分子CaMKII は分子メモリとして機能する －In vitro 実験系による実証－ (2013)
  • Author(s): 浦久保秀俊
  • Organizer: 定量生物学の会
  • Place of Presentation: 吹田（大阪）
• [Presentation] シナプス可塑性メカニズムの理論的基盤の構築に向けて(依頼) (2012)
  • Author(s): 浦久保秀俊
  • Organizer: 玉川大学研究所若手の会12月談話会(若手の会談話会第87回)
  • Place of Presentation: 町田(東京)
  • Year and Date: 2012-12-10
• [Presentation] NMDA受容体と相互作用することによりCaMKIIは分子メモリとして機能する-In vitro実験系による実証- (2012)
  • Author(s): 浦久保秀俊,石井信,黒田真也
  • Organizer: 第50回日本生物物理学会年会,3PT212
  • Place of Presentation: 名古屋(愛知)
• [Presentation] 再構成系における NMDA受容体を加えることで生じたCaMKII自己リン酸化の双安定性 (2012)
  • Author(s): 浦久保秀俊,黒田真也
  • Organizer: 第35回日本神経科学大会, P3-f03
  • Place of Presentation: 名古屋(愛知)
• [Presentation] NMDA受容体と相互作用することによりCaMKIIは分子メモリとして機能する －In vitro 実験系による実証－ (2012)
  • Author(s): 浦久保秀俊，石井信，黒田真也
  • Organizer: 第50回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋（愛知）
• [Presentation] 再構成系におけるNMDA受容体を加えることで生じたCaMKII自己リン酸化の双安定性 (2012)
  • Author(s): 浦久保秀俊，黒田真也
  • Organizer: 第35回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 名古屋（愛知）
• [Presentation] Phos-tag SDS-PAGEを用いたCaMKII自己リン酸化の観測 (2011)
  • Author(s): 浦久保秀俊、黒田真也
  • Organizer: 第34回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川）
• [Presentation] Phos-tag SDS-PAGEを用いたCaMKII自己リン酸化の定量的観測 (2011)
  • Author(s): 浦久保秀俊、黒田真也
  • Organizer: バイオスーパーコンピューティングサマースクール 2011
  • Place of Presentation: 淡路夢舞台国際会議場（兵庫）
• [Presentation] シナプス可塑性メカニズムの理論的基盤の構築に向けて
  • Author(s): 浦久保秀俊
  • Organizer: 玉川大学研究所若手の会12月談話会（若手の会談話会第87回）
  • Place of Presentation: 町田（東京）
  • Invited
• [Book] 「シグナル伝達のシミュレーション」シミュレーション辞典 (2012)
  • Author(s): 浦久保秀俊, 他
  • Publisher: コロナ社
• [Book] シグナル伝達のシミュレーション [シミュレーション辞典] (2012)
  • Author(s): 浦久保 秀俊、黒田 真也
  • Total Pages: 1
  • Publisher: コロナ社
• [Remarks] System models of cerebellar LTD and cortical STDP
  • URL: http://www.kurodalab.org/info/SystemModel/index.html
• [Remarks] System models of cerebellar LTD and cortical STDP
  • URL: http://www.kurodalab.org/info/SystemModel/index.html