ランダムな神経細胞の個性化メカニズムとメゾスコピック神経回路
Publicly Offered Research
| Project Area | Mesoscopic neurocircuitry: towards understanding of the functional and structural basis of brain information processing |
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| Project/Area Number |
25115720
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Biological Sciences
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
八木 健 大阪大学, 生命機能研究科, 教授 (10241241)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2014)
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| Budget Amount *help |
¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000)
Fiscal Year 2014: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2013: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
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| Keywords | ニューロン / セルアセンブリ / 神経回路 / 個性 / 多様性 / カドヘリン / プロトカドヘリン / 細胞系譜 / エピジェネティック / 神経細胞 / 複雑ネットワーク / Dnmt3b / DNAメチル化 / 遺伝子発現 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
脳における神経細胞の集団的活動の基盤には、神経細胞間でランダムにみえながら特異的結合をもつ複雑ネットワークの存在が示唆されている。この複雑ネットワークの機能単位が、高次情報処理を行う単位となるメゾスコピック神経回路を構成していると考えられる。本研究では、個々の神経細胞でランダムな組み合わせ発現する多様化標的認識分子群であるクラスター型プロトカドヘリン（cPcdh）分子群に注目し、cPcdh分子種による特異的シナプス形成メカニズムを明らかにしたいと考えている。これまでの研究で2種のPcdh-α、4種のPcdh-β、4種のPcdh-γがランダムに発現しており、神経細胞の多様性が約3 x10の10乗となることを推計した。また、Pcdhアイソフォームはヘテロ4量体を形成しており、神経細胞あたり15種からつくられるヘテロ４量体数は12,720種となることを推計した。シナプス数が神経細胞あたり１万個であることが知られており興味深い。また、神経細胞間で発現するアイソフォームが異なることによるヘテロ４量体の一致の確率が指数関数的に低下することが推計された。このcPcdhの局所回路形成での役割を明らかにする為に、iPS細胞をマウス正常胚に注入したキメラマウスの皮質体性感覚野４層の星状細胞における局所回路の解析を２細胞同時ホールセル記録法により解析した。その結果、正常なiPS細胞を用いた解析により、同一神経幹細胞由来の興奮性ニューロン間で高頻度に双方向性結合が認められることを発見した。また、cPcdh全欠損iPS細胞を用いたキメラマウスではこの高頻度の双方向性結合がランダムレベルに低下していた。更に、cPcdhのランダム発現を制御するDNAメチル化酵素Dnmt3bを欠損させたiPS細胞を用いた場合、この高頻度双方向性結合が低下していた。
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| Research Progress Status |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(26 results)
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[Journal Article] mpaired clustered protocadherin-α leads to aggregated retinogeniculate terminals and impaired visual acuity in mice.2015
Author(s)
Meguro R, Hishida R, Tsukano H, Yoshitake K, Imamura R, Tohmi M, Kitsukawa T, Hirabayashi T, Yagi T, Takebayashi H, Shibuki K
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Journal Title
J Neurochem
Volume: 133
Issue: 1
Pages: 66-72
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Genetic mapping in mice reveals the involvement of Pcdh9 in long-term social and object recognition, and sensorimotor development.2015
Author(s)
Bruining H., Matsui A., Oguro-Ando A., Kahn R.S., van `t Spijker H.M., Akkermans G., Stiedl O., van Engeland H., Koopmans B., van Lith H.A., Oppelaar H., Tieland L., Nonkes L.J., Yagi T., Kaneko R., Burbach J.P.H., Yamamoto N., and Kas M.J.
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Journal Title
Biological Phychiatry
Volume: S0006-3223
Issue: 7
Pages: 00087-6
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Developmental epigenetic modification regulates stochastic expression of clustered protocadherin genes, generating single neuron diversity.2014
Author(s)
Toyoda S, Kawaguchi M, Kobayashi T, Tarusawa E, Toyama T, Okano M, Oda M, Nakauchi H, Yoshimura Y, Sanbo M, Hirabayashi M, Hirayama T, Hirabayashi T, Yagi T.
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Journal Title
Neuron
Volume: 82
Issue: 1
Pages: 94-108
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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