2019 Fiscal Year Annual Research Report
Dynamic regulation of neural circuit remodeling by scrap & build system
| Project Area | Dynamic regulation of brain function by Scrap & Build system |
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| Project/Area Number |
16H06456
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
榎本 和生 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (80300953)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小澤 岳昌 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (40302806)
今井 猛 九州大学, 医学研究院, 教授 (70509851)
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| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | ショウジョウバエ / 変態期 / 回路リモデリング / シナプス / 樹状突起 / 感覚ニューロン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、変態期におけるショウジョウバエ感覚ニューロンの回路リモデリングを解析モデルとして、シナプス、軸索、樹状突起など神経コンパートメントを、ニューロンが選択的に除去・再生する分子細胞メカニズムを明らかにすることが目的である。本年度は、樹状突起の選択的な除去メカニズムについて取り組み、独自の生体イメージング手法と分子遺伝学的手法を組み合わすことにより、ミトコンドリアが重要な役割を果たしている可能性を見出した。一方で、感覚ニューロンの軸索末端に位置するプレシナプスが、変態期の初期24時間に除去されることを新たに発見した。さらに、分子遺伝学的な網羅的スクリーニングを実施し、複数の候補因子を単離した。これらの候補因子の解析から、軸索末端の局所においてタンパク質分解システムが作動することが、シナプスの選択的な除去の制御に関わる可能性を見出した。これらの研究成果から、単一ニューロンの神経コンパートメント（シナプス、軸索、樹状突起）を選択的に除去するための分子メカニズムを解析するシステムを確立することに成功し、さらに、分子的基盤についても理解が進めつつある。
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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
本研究では、変態期におけるショウジョウバエ感覚ニューロンの回路リモデリングを解析モデルとして、シナプス、軸索、樹状突起など神経コンパートメントを、ニューロンが選択的に除去・再生する分子細胞メカニズムを明らかにすることが目的である。本年度は、樹状突起の選択的な除去メカニズムについて取り組み、独自の生体イメージング手法と分子遺伝学的手法を組み合わすことにより、ミトコンドリアが重要な役割を果たしている可能性を見出した。一方で、感覚ニューロンの軸索末端に位置するプレシナプスが、変態期の初期24時間に除去されることを新たに発見した。さらに、分子遺伝学的な網羅的スクリーニングを実施し、複数の候補因子を単離した。これらの候補因子の解析から、軸索末端の局所においてタンパク質分解システムが作動することが、シナプスの選択的な除去の制御に関わる可能性を見出した。これらの研究成果から、単一ニューロンの神経コンパートメント（シナプス、軸索、樹状突起）を選択的に除去するための分子メカニズムを解析するシステムを確立することに成功し、さらに、分子的基盤についても理解が進めつつある。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、コンパートメント化とそれに伴う除去を担う分子基盤について、更なる理解を進める必要がある。今年度の遺伝子スクリーニングにより、シナプスの選択的除去に関係する多くの候補因子を同定している。これら因子群の個々の機能について丁寧に調べることに並行して、分子ネットワークとダイナミクスに着目した俯瞰的なアプローチを考えている。具体的には、単一ニューロンRNAseqにより、変態期のタイミングにおいて特異的に発現変動する遺伝子群のプロファイリングを終えているので、そのプロファイルと、上記の遺伝子群との比較をすることにより、ネットワークを推定し、その正否について遺伝学的手法でチェックを行う。これに並行して、マウスなど哺乳類の神経回路をモデルとして研究を行うことにより、共通メカニズムの抽出にも取り組む。
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[Journal Article] Serum apolipoprotein A-I potentiates the therapeutic efficacy of lysocin E against Staphylococcus aureus2021
Author(s)
Hiroshi Hamamoto*, Suresh Panthee*, Atmika Paudel, Kenichi Ishii, Jyunichiro Yasukawa, Su Jie, Atsushi Miyashita, Hiroaki Itoh, Kotaro Tokumoto, Masayuki Inoue, Kazuhisa Sekimizu
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 12
Pages: 6364
DOI
Peer Reviewed
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