| Project/Area Number |
23K18167
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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 | Doshisha University |
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Principal Investigator |
橋本谷 祐輝 同志社大学, 研究開発推進機構, 准教授 (50401906)
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| Project Period (FY) |
2023-06-30 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (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 2025: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
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| Keywords | 海馬 / 乳頭体上核 / 歯状回 / 共放出 / シナプス小胞 |
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| Outline of Research at the Start |
視床下部に位置する乳頭体上核から海馬歯状回の顆粒細胞へと投射するシナプスにおいて興奮性のグルタミン酸と抑制性のGABAが同じ神経終末から共放出される。しかし、グルタミン酸とGABAが同じシナプス小胞に充填されているのか、別々の小胞に充填されているのか明らかでない。共放出の放出制御機構と生理的役割を明らかにするためには2つの神経伝達物質のシナプス小胞への充填様式を明らかにすることが必須である。本研究ではグルタミン酸とGABAの小胞充填様式を調べ、小胞への充填の違いを明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
一般に神経系において「1つのニューロンは1種類の神経伝達物質を合成・放出する」と考えられてきた。これをデールの原理と呼び、長らく信じられてきた。しかし近年の研究によると、必ずしもこの原理に当てはまらない事例が多々あり、予想以上に「1つのニューロンが複数の神経伝達物質を合成・放出する」ことがわかってきた。その中でも我々が研究している歯状回の主要出力細胞である顆粒細胞は皮質下の乳頭体上核から入力を受ける。この投射がグルタミン酸とGABAを同じ神経終末から放出することがわかっている。しかし、どのようににして二つの異なった神経伝達物質が放出されるのかよくわかっていない。
令和５年度の研究では顆粒細胞からホールセル記録を行い、光遺伝学的方法により乳頭体上核からのグルタミン酸作動性とGABA作動性のシナプス伝達を光刺激によるチャネルロドプシン２の活性化によって別々に記録し、それぞれの放出特性を調べた。その結果、放出確率やカルシウム感受性において両者の放出に差があることがわかった。さらにGタンパク質共役型受容体のうち代謝型グルタミン酸受容体とGABAB受容体をそれぞれにアゴニストで活性化させてシナプス伝達抑制を誘導すると、グルタミン酸作動性とGABA作動性のシナプス伝達において抑制強度に差があることがわかった。以上の結果はグルタミン酸とGABAが別々に放出されることを示唆する結果である。今後さらに詳しい分子メカニズムを調べる予定である。
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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
上述のように令和５年度の実験によって乳頭体上核ー歯状回顆粒細胞シナプスにおけるグルタミン酸とGABA共放出において、放出特性を調べた結果、それぞれに違いのあることがわかった。もしも両神経伝達物質が同じ小胞に貯蔵されており、同時に放出されるとすれば、このような観察された差は生じない。したがって、我々のこれまでの実験結果はグルタミン酸とGABAが別々に放出されることを示唆するものであり、本研究計画が目的とする共放出のメカニズムを明らかにするうえで前進したと考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は乳頭体上核ー歯状回顆粒細胞シナプスにおいて、グルタミン酸とGABAが別々に放出されることをさらに明らかにするために、これまでの手法と異なりシナプス入力を極限まで弱くし、確率的にシナプス伝達が誘導されるような実験条件を確立する。このような量子的なシナプス応答計測をすることによって、グルタミン酸作動性とGABA作動性のシナプス伝達が同時に起こるのか、あるいは別々に起こるのかを観察することによって、グルタミン酸とGABAの共放出のメカニズムをさらに詳細に調べる予定である。
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