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Aβオリゴマーによるシナプス機能変性過程の解明

Publicly Offered Research

Project AreaPrevention of brain protein aging and dementia
Project/Area Number 15H01556
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

田中 洋光  京都大学, 理学研究科, 助教 (30705447)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2015: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Keywordsアルツハイマー病 / アミロイドベータ / シナプス可塑性 / 海馬 / 全反射顕微鏡 / 長期増強 / グルタミン酸受容体 / エキソサイトーシス / 細胞生物学 / 神経科学 / 海馬長期増強現象 / AMPA型グルタミン酸受容体
Outline of Annual Research Achievements

アルツハイマー病では、その発症原因分子であるアミロイドベータ (Aβ: amyloid beta) のオリゴマーが、シナプス伝達の抑圧やシナプス可塑性の発現抑制を引き起こし、記憶・学習障害に関わると示唆されている。しかしながら、アルツハイマー病発症前から初期にかけて、Aβオリゴマーがどのようにシナプス伝達機能やシナプス可塑性を障害するのかは、未だ明らかでない。そこで本研究では、全反射顕微鏡を用いて、どのような性状のAβオリゴマーがシナプス後膜のどこに作用して、シナプス機能を変性させるのかという一連の過程を明らかにすることを目的とした。

平成28年度では、平成27年度に引き続き記憶・学習の細胞基盤と考えられている海馬の長期増強現象 (LTP: long-term potentiation) というシナプス可塑性に着目し、そのLTP発現に際して神経伝達物質受容体がAβオリゴマーによってどのような動態異常が引き起こされるのかを研究した。具体的には、中枢神経内の興奮性シナプス伝達を主に担うAMPA (alpha-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid) 型グルタミン酸受容体 (AMPA受容体) の動態を複種類観察した。まず、AMPA受容体サブユニットGluA1またはGluA2に蛍光タンパク質SEP (super-ecliptic pHluorin) を標識した。次に、LTP誘導刺激前後におけるGluA-SEPの輝度変化やエキソサイトーシスの頻度変化を解析した。その結果、主にGluA1ホモ4量体で構成されるAMPA受容体のエキソサイトーシスが、Aβオリゴマーによって阻害されることを明らかにした。これにより、LTP発現の抑制メカニズムの一端が明らかとなり、アルツハイマー病の早期病態解明が進んだ。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2017 2016 2015 Other

All Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Detection and characterization of individual endocytosis of AMPA-type glutamate receptor around postsynaptic membrane2017

    • Author(s)
      Shumpei Fujii, Hiromitsu Tanaka, Tomoo Hirano
    • Journal Title

      Genes to Cells

      Volume: 印刷中

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] シナプス後膜における神経伝達物質受容体の動態変化と数的変化の定量解析2017

    • Author(s)
      田中洋光
    • Organizer
      定量生物学の会 第8回年会
    • Place of Presentation
      岡崎コンファレンスセンター (岡崎)
    • Year and Date
      2017-01-08
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Imaging pathological effects of amyloid beta oligomers at synapses2017

    • Author(s)
      Hiromitsu Tanaka
    • Organizer
      The UK-Japan Spring Neuroscience Symposium
    • Place of Presentation
      京都ガーデンパレス (京都)
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 海馬長期抑圧時における膜表面AMPA受容体の量的変化の精確な推定2016

    • Author(s)
      藤井俊平、田中洋光、平野丈夫
    • Organizer
      日本生理学会大会
    • Place of Presentation
      札幌
    • Year and Date
      2016-03-22
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 海馬シナプス前部におけるエキソサイトーシスとエンドサイトーシスの全反射蛍光顕微鏡による可視化2016

    • Author(s)
      舩橋潤一郎、田中洋光、平野丈夫
    • Organizer
      日本生理学会大会
    • Place of Presentation
      札幌
    • Year and Date
      2016-03-22
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] New method to live-cell image individual exocytosis and endocytosis of glutamate receptors in postsynaptic and extrasynaptic membrane2016

    • Author(s)
      Hiromitsu Tanaka, Shumpei Fujii, Tomoo Hirano
    • Organizer
      第68回日本細胞生物学会大会
    • Place of Presentation
      京都テルサ (京都)
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] シナプス後膜内外におけるグルタミン酸受容体の個々のエキソサイトーシスとエンドサイトーシスの検出法開発2016

    • Author(s)
      田中洋光、藤井俊平、平野丈夫
    • Organizer
      第68回日本細胞生物学会大会
    • Place of Presentation
      京都テルサ (京都)
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] アミロイドベータは海馬長期増強に際してGluA1サブユニットを含むAMPA型グルタミン酸受容体のエキソサイトーシスを阻害する2016

    • Author(s)
      田中洋光、坂口大輝、平野丈夫
    • Organizer
      第39回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜 (横浜)
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] シナプス形成を誘導する接着分子と全反射顕微鏡の特性を利用したシナプス機能素子の動態イメージング2016

    • Author(s)
      田中洋光
    • Organizer
      日本発生生物学会秋季シンポジウム2016
    • Place of Presentation
      三島市民文化会館 (三島)
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Analyses of cell-surface amount, individual endo- and exocytosis of AMPA receptors, revealed suppression of exocytosis is important in hippocampal LTD2016

    • Author(s)
      Shumpei Fujii, Hiromitsu Tanaka, Tomoo Hirano
    • Organizer
      Neuroscience 2016 (Society for Neuroscience)
    • Place of Presentation
      San Diego (USA)
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Dynamics of synaptic vesicle protein after single vesicle exocytosis at a hippocampal presynaptic active zone recorded by a novel live-cell imaging method2016

    • Author(s)
      Junichiro Funahashi, Hiromitsu Tanaka, Tomoo Hirano
    • Organizer
      Neuroscience 2016 (Society for Neuroscience)
    • Place of Presentation
      San Diego (USA)
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      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 海馬シナプス前部におけるエキソサイトーシスとエンドサイトーシスの可視化2015

    • Author(s)
      舩橋潤一郎、田中洋光、平野丈夫
    • Organizer
      生理研研究会
    • Place of Presentation
      岡崎
    • Year and Date
      2015-12-03
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Pathological effects of amyloid beta oligomers on synaptic plasticity2015

    • Author(s)
      Hiromitsu Tanaka, Daiki Sakaguchi, Tomoo Hirano
    • Organizer
      Brain Protein Aging and Dementia Control 1st International Symposium
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2015-10-09
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Visualization of Ca2+ dynamics and exocytosis at hippocampal presynaptic varicosities with total internal reflection fluorescence microscopy2015

    • Author(s)
      Junichiro Funahashi, Hiromistu Tanaka, Tomoo Hirano
    • Organizer
      日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      神戸
    • Year and Date
      2015-07-28
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Remarks] 所属研究室のホームページ

    • URL

      http://www.neurosci.biophys.kyoto-u.ac.jp/main.html

    • Related Report
      2016 Annual Research Report 2015 Annual Research Report

URL: 

Published: 2015-04-16   Modified: 2018-03-28  

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