Molecular mechanisms of presynaptic differentiation

• Project/Area Number: 25293057
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Partial Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: General pharmacology
• Research Institution: University of Toyama
• Principal Investigator: YOSHIDA Tomoyuki 富山大学, 大学院医学薬学研究部(医学), 准教授 (90372367)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): UEMURA TAKESHI 信州大学, 医学部, 准教授 (00372368)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥16,900,000 (Direct Cost: ¥13,000,000、Indirect Cost: ¥3,900,000); Fiscal Year 2016: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2015: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000); Fiscal Year 2014: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2013: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
• Keywords: シナプス形成 / シナプスオーガナイザー / シナプス前終末 / シナプス小胞 / アクティブゾーン

Outline of Final Research Achievements

Presynaptic differentiation is induced by an activation of small subset of cell adhesion molecules called synapse organizers. Using artificially induced hemi-synapses between recombinant synapse organizer-coated beads and cultured neurons, we identified components of presynaptic protein complexes formed on the cytoplasmic domain of synapse organizers on activation. Crystal structural analyses of presynaptic organizer PTPδ in complex with IL1RAPL1, IL-1RAcP or Slitrk2 and mutational analyses of these synapse organizers revealed structure-function relationships of synapse-organizing complexes for presynaptic differentiation.

Research Products

• [Journal Article] Novel role of serine racemase in antiapoptosis and metabolism. (2017)
  • Author(s): Talukdar, G., Inoue, R., Yoshida, T., Ishimoto, T., Yaku, K., Nakagawa, T., Mori, H.
  • Journal Title: BBA - General Subjects Volume: 1861 Issue: 1 Pages: 3378-3387
  • DOI: 10.1016/j.bbagen.2016.08.020
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Neuritin Mediates Activity-Dependent Axonal Branch Formation in Part via FGF Signaling. (2016)
  • Author(s): Shimada T, Yoshida T, Yamagata K.
  • Journal Title: The Journal of Neuroscience Volume: 36 Issue: 16 Pages: 4534-4548
  • DOI: 10.1523/jneurosci.1715-15.2016
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Structure of Slitrk2-PTPδ complex reveals mechanisms for splicing-dependent trans-synaptic adhesion (2015)
  • Author(s): Yamagata A., Sato, Y., Goto-Ito, S., Uemura, T., Maeda, A., Shiroshima, T., Yoshida, T., Fukai , S.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 5 Issue: 1 Pages: 9686-9686
  • DOI: 10.1038/srep09686
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Mechanisms of splicing-dependent trans-synaptic adhesion by PTPδ-IL1RAPL1/IL-1RAcP for synaptic differentiation (2015)
  • Author(s): Yamagata A., Yoshida, T., Sato, Y., Goto-Ito, S., Uemura, T., Maeda, A., Shiroshima, T., Iwasawa-Okamoto, S., Mori, H., Mishina, M., Fukai , S.
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 6 Issue: 1 Pages: 6926-6926
  • DOI: 10.1038/ncomms7926
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Is D-aspartate produced by glutamic-oxaloacetic transaminase -1 like 1(Got1l1), a putative aspartate racemase? (2015)
  • Author(s): Tanaka-Hayashi A, Hayashi S, Inoue R, Ito T, Konno K, Yoshida T, Watanabe M, Yoshimura T, Mori H
  • Journal Title: Amino Acids Volume: 47 Issue: 1 Pages: 79-86
  • DOI: 10.1007/s00726-014-1847-3
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] IL1RAPL1欠損マウスの表現型解析 (2015)
  • Author(s): 安村美里, 吉田知之, 三品昌美
  • Journal Title: 日本薬理学雑誌 Volume: 145 Pages: 187-192
  • NAID: 130005061554
• [Journal Article] IL1RAPL1 knockout mice show learning deficiency, memory decline, hyperactivity and reduced anxiety-like behaviours. (2014)
  • Author(s): Misato Yasumura, Tomoyuki Yoshida, Maya Yamazaki, Manabu Abe, Rie Natsume, Kouta Kanno, Takeshi Uemura, Keizo Takao, Kenji Sakimura, Takefumi Kikusui, Tsuyoshi Miyakawa, Masayoshi Mishina
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 4: 6613 Issue: 1 Pages: 6613-6613
  • DOI: 10.1038/srep06613
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A590T mutation in KCNQ1 C-terminal helix D decreases IKs channel trafficking and function but not Yotiao interaction. (2014)
  • Author(s): Kinoshita K, Komatsu T, Nishide K, Hata Y, Hisajima N, Takahashi H, Kimoto K, Aonuma K, Tushima E, Tabata T, Yoshida T, Mori H, Nishida K, Yamaguchi Y, Ichida F, Fukurotani K, Inoue H, Nishida N.
  • Journal Title: J Mol Cell Cardiol Volume: 72 Pages: 273-280
  • DOI: 10.1016/j.yjmcc.2014.03.019
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] IL1RAPL1 associated with mental retardation and autism regulates the formation and stabilization of glutamatergic synapses of cortical neurons through RhoA signaling pathway (2013)
  • Author(s): Takashi Hayashi, Tomoyuki Yoshida, Moonjin Ra, Ryo Taguchi and Masayoshi Mishina
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 8 Issue: 6 Pages: e66254-e66254
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0066254
  • Peer Reviewed
• [Presentation] NeuritinはFGFシグナルを活性化することで海馬顆粒細胞の軸索分枝形成を誘導する (2016)
  • Author(s): 島田 忠之, 吉田 知之, 山形 要人
  • Organizer: 第121回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: ビッグパレットふくしま、福島
  • Year and Date: 2016-03-28
• [Presentation] Impairment of extinction of auditory fear memory in Syntenin-1 knockout mice (2016)
  • Author(s): 1) Gourango Talukdar, Ran Inoue, Tomoyuki Yoshida, Hisashi Mori.
  • Organizer: 第39回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜, 横浜
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The elucidation of the physiological function of CLAC-P/collagen XXV in neuromuscular development (2016)
  • Author(s): 2) Haruka Munezane, Hiroaki Oizumi, Tomoyuki Yoshida, Tomoko Wakabayashi, Takeshi Iwatsubo.
  • Organizer: 7th NIPS International Symposium “Decoding Synapses”
  • Place of Presentation: 生理学研究所, 岡崎
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The identification of the interactor of CLAC-P/Collagentyp XXV in motor nerve innervation of skeletal muscle (2016)
  • Author(s): 3) Haruka Munezane, Hiroaki Oizumi, Tomoyuki Yoshida, Tomoko Wakabayashi, Takeshi Iwatsubo.
  • Organizer: Society For Neuroscience
  • Place of Presentation: San Diego
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Slitrkファミリータンパク質とIIa型受容体タンパク質チロシン脱リン酸化酵素がスプライスインサートに依存して相互作用するメカニズム (2015)
  • Author(s): 山形敦史, 佐藤祐介, 伊藤桜子, 植村健, 吉田知之, 深井周也.
  • Organizer: 第38回日本分子生物学会年会 ワークショップ
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場, 神戸
  • Year and Date: 2015-12-03
• [Presentation] 運動ニューロンの標的骨格筋への投射にCLAC-P/Collagen type XXVが果たす分子メカニズムの解明 (2015)
  • Author(s): 宗実悠佳, 大泉寛明, 吉田知之, 若林朋子, 岩坪威.
  • Organizer: 第38回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場, 神戸
  • Year and Date: 2015-12-02
• [Presentation] 小脳シナプス形成を制御するGluD2-Cbln1-neurexin接着分子複合体の構造基盤 (2015)
  • Author(s): 植村健, 佐藤祐介, 山形敦史, 吉田知之, 後藤桜子, 前田亜沙美, 城島知子, 田渕克彦, 三品昌美, 深井周也.
  • Organizer: 第38回日本分子生物学会年会 ワークショップ
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場, 神戸
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] IIa型受容体チロシンフォスファターゼδとインターロイキン1受容体タイプのシナプスオーガナイザー間の選択的スプライシング依存的相互作用制御の構造基盤 (2015)
  • Author(s): 山形敦史, 吉田知之, 佐藤祐介, 伊藤桜子, 植村健, 森寿, 三品昌美, 深井周也.
  • Organizer: 第38回日本分子生物学会年会 ワークショップ
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場, 神戸
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] ミニエクソンペプチド選択によるシナプスオーガナイザー機能の調節 (2015)
  • Author(s): 吉田知之
  • Organizer: 第38回日本分子生物学会年会 ワークショップ
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場, 神戸
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] Interleukin-1 receptor family proteins function as neuronal synapse organizers (2015)
  • Author(s): Tomoyuki Yoshida
  • Organizer: 第58回日本神経化学会年会 APSN/JSN Joint Symposium
  • Place of Presentation: 大宮ソニックシティ,大宮
  • Year and Date: 2015-09-12
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Slitrk2 によるPTPδのスプライシング依存的認識機構の構造基盤 (2015)
  • Author(s): 山形敦史, 佐藤祐介, 伊藤桜子, 植村健, 前田亜沙美, 城島知子, 吉田知之, 深井周也.
  • Organizer: 第38回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場, 神戸
  • Year and Date: 2015-07-31
• [Presentation] シナプス形成を司るIL1RAPL1-PTPδ複合体の構造基盤 (2015)
  • Author(s): 吉田知之, 山形敦史, 佐藤祐介, 伊藤桜子, 植村健, 前田亜沙美, 城島知子, 岡本志穂, 森寿, 三品昌美, 深井周也
  • Organizer: 第38回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場, 神戸
  • Year and Date: 2015-07-31
• [Presentation] 小脳シナプス形成を担うGluRδ2-Cbln1-Neurexin複合体の構造生物学的解析 (2015)
  • Author(s): 植村健, 佐藤祐介, 山形敦史, 吉田知之, 後藤桜子, 田渕克彦, 三品昌美, 深井周也.
  • Organizer: 第38回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場, 神戸
  • Year and Date: 2015-07-31
• [Presentation] Intrinsic role of serine racemase in apoptosis and metabolism (2015)
  • Author(s): Gourango Talukdar, Ran Inoue, Tomoyuki Yoshida, Tetsuya Ishimoto, Takashi Nakagawa, Hisashi Mori.
  • Organizer: 第38回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場, 神戸
  • Year and Date: 2015-07-30
• [Presentation] PTPδスプライスバリアントのシナプス形成における機能解析と脳部位別発現解析 (2015)
  • Author(s): 畦地健司, 吉田知之, 岡本志穂, 森寿.
  • Organizer: 第33回日本生化学会北陸支部大会
  • Place of Presentation: 富山大学杉谷キャンパス, 富山
  • Year and Date: 2015-05-23
• [Presentation] アルツハイマー病脳老人斑構成成分CLAC-Pの中枢神経系における生理機能の解明 (2014)
  • Author(s): 宗実悠佳, 若林朋子, 吉田知之, 岩坪威
  • Organizer: 第33回日本認知症学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜、横浜
  • Year and Date: 2014-11-30
• [Presentation] インターロイキン-1受容体ファミリータンパク質による中枢シナプス形成の調節 (2014)
  • Author(s): 吉田知之, 城島知子, 山崎真弥, 阿部学, 山形敦史, 深井周也, 森寿, 崎村建司, 岩倉洋一郎, 三品昌美
  • Organizer: 第37回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜、横浜
  • Year and Date: 2014-11-26
  • Invited
• [Presentation] インターロイキン-１受容体ファミリー分子群による中枢シナプス形成の調節 (2014)
  • Author(s): 吉田知之
  • Organizer: 生理学研究所研究会「グリア細胞機能から迫る脳機能解明」
  • Place of Presentation: 生理学研究所、岡崎
  • Year and Date: 2014-10-24
  • Invited
• [Presentation] Got1l1 ノックアウトマウスの解析 (2014)
  • Author(s): 林-田中亜由美, 井上蘭, 吉田知之, 林修平, 伊藤智和, 吉村徹, 森寿
  • Organizer: 第87回日本生化学会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館、京都府
  • Year and Date: 2014-10-18
• [Presentation] NeuritinはFGFシグナルを介して、神経活動依存的な軸索分枝形成を誘導する (2014)
  • Author(s): 島田忠之, 吉田知之,山形要人
  • Organizer: 第37回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜、横浜
  • Year and Date: 2014-09-11
• [Presentation] IL-1受容体共通サブユニットIL-1RAcPは中枢シナプス形成を担うシナプスオーガナイザーとして機能する (2014)
  • Author(s): 吉田知之, 森寿, 三品昌美
  • Organizer: 日本生化学会北陸支部 第32回大会
  • Place of Presentation: 富山大学杉谷キャンパス、富山
  • Year and Date: 2014-05-24
• [Presentation] 精神疾患原因遺伝子IL1RAPL1による下流RhoAシグナル系を介したグルタミン酸作動性シナプス制御 (2013)
  • Author(s): 林崇、吉田知之、三品昌美
  • Organizer: 第36回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館、京都府
• [Presentation] Neuritinは海馬顆粒細胞における神経活動依存的な軸索分枝の形成を誘導する (2013)
  • Author(s): 島田忠之、吉田知之、山形要人
  • Organizer: 第36回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館、京都府
• [Presentation] IL1RAPL1欠損マウスの行動学的解析 (2013)
  • Author(s): 安村美里、吉田知之、高雄啓三、山崎真弥、阿部学、植村健、宮川剛、崎村建司、 三品昌美
  • Organizer: 第36回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館、京都府
• [Presentation] D-アスパラギン酸合成酵素とされる哺乳動物GOT1L1の酵素活性 (2013)
  • Author(s): 林修平、伊藤智和、邊見久、田中亜由美、吉田知之、森寿、吉村徹
  • Organizer: 第9回D-アミノ酸研究会学術講演会
  • Place of Presentation: 関西大学千里山キャンパス、大阪府
• [Book] 「分子脳科学」22章「神経回路網形成とシナプス形成」 (2015)
  • Author(s): 吉田知之
  • Total Pages: 11
  • Publisher: 化学同人
• [Book] 実験医学増刊 構造生命科学で何がわかるのか, 何ができるのか 「シナプス形成を誘導する膜受容体の機能と構造」 (2014)
  • Author(s): 深井周也, 植村健, 吉田知之
  • Total Pages: 6
  • Publisher: 羊土社
• [Book] Cortical Development (2013)
  • Author(s): Masayoshi Mishina, Tomoyuki Yoshida, Misato Yasumura, Takeshi Uemura
  • Total Pages: 19
  • Publisher: Springer
• [Remarks] 研究室ホームページ
  • URL: http://www.med.u-toyama.ac.jp/molneurosci/index.html