2016 Fiscal Year Annual Research Report
精神神経疾患を理解するシナプスのスクラップ&ビルド
Project Area | Dynamic regulation of brain function by Scrap & Build system |
Project/Area Number |
16H06463
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Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
Principal Investigator |
内匠 透 国立研究開発法人理化学研究所, 脳科学総合研究センター, シニアチームリーダー (00222092)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
萬代 研二 神戸大学, 医学研究科, 特命准教授 (50322186)
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Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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Keywords | シナプス / スパイン / モデルマウス |
Outline of Annual Research Achievements |
興奮性シナプスは、神経細胞樹状突起から突き出たサブミクロンの突起(スパイン)上に形成される。スパインの数は形成(ビルド)と破壊(スクラップ)の動的平衡によって決まり、発達期に増加し成長後にゆるやかに減少することが知られているがその分子基盤は未解明である。我々は自閉スペクトラム症(ASD)モデルマウスに共通する所見として大脳皮質の錐体細胞でのスパイン形成と破壊が共に亢進することを見出した。本研究では、自閉症原因遺伝子とその下流に焦点を当て、大脳皮質でのスクラップ&ビルド機構の分子機序を明らかにし、行動解析やin vivoスパインイメージング法によってスクラップ&ビルド現象の破綻と高次機能障害との関係を解明する。 自閉症モデルマウス(patDp/+)のスパイン動態の変容(大脳皮質の錐体細胞でのスパイン形成と破壊が共に亢進すること)に関わる分子として、2光子顕微鏡を用いたスパインのin vivoイメージング法を用いて、ヒト15番染色体(15q11-13)父性重複領域に存在するNdnを同定した。またpatDp/+マウスのシナプトソームを用いたプロテオミクス解析を行うことにより、スパイン動態の変容に関わる蛋白質群の候補を得た。これらの結果から、スパイン動態と神経細胞の局所翻訳の連関が示唆された。 一方、シナプス・細胞接着に関する分子の機能解析では、自閉症患者のエクソームシーケンス解析から新規Neuroligin1自閉症変異を同定した。さらにCRISPR/Cas9法により患者変異を有する点変異ノックインマウスを作製した。
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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
自閉症モデルマウスのスパイン動態の変容に関わる分子として、自閉症様行動がmatDp/+マウスではなくpatDp/+マウスに見られることから、父性発現遺伝子群(Mkrn3, Magel2, Ndn, Snrpn)を子宮内穿孔法により遺伝子導入することにより、大脳皮質に発現させた。これらのマウスの2光子顕微鏡によるスパインのin vivoイメージングをしたところ、父性発現遺伝子群のうちNdnを発現させた際にpatDp/+マウスのスパイン表現型と似た表現型を得たことにより、Ndnがその原因遺伝子として注目された。一方、patDp/+マウスのシナプトソームを用いたプロテオミクス解析の結果、タンパク合成に関わる分子が同定され、局所翻訳とスパイン動態のリンクが示唆された。
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Strategy for Future Research Activity |
自閉症患者のエクソームシーケンス解析により、シナプス形成に関わる分子として、新規Neuroligin1自閉症変異を見いだした。CRISPR/Cas9系を用いて本自閉症変異ノックインマウスを既に作製している。今後は本変異体のin vitro解析、さらに本モデルマウスの行動解析を含めた多面的解析を行う。
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Research Products
(30 results)
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[Journal Article] Ror2 signaling regulates Golgi structure and transport through IFT20 for tumor invasiveness.2017
Author(s)
Nishita M, Park SY, Nishio T, Kamizaki K, Wang Z, Tamada K, Takumi T, Hashimoto R, Otani H, Pazour GJ, Hsu VW, Minami Y
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Journal Title
Sci Rep
Volume: 7
Pages: 1
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Serotonin rebalances cortical tuning and behavior linked autism symptoms in 15q11-13 CNV mice.2017
Author(s)
Nakai N, Nagano M, Saitow F, Watanabe Y, Kawamura Y, Kawamoto A, Tamada K, Mizuma H, Onoe H, Watanabe Y, Monai H, Hirase H, Nakatani J, Inagaki H, Kawada T, Miyazaki T, Watanabe M, Sato Y, Okabe S, Kitamura K, Kano M, Hashimoto K, Suzuki H, Takumi T
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Journal Title
Sci Adv
Volume: -
Pages: in press
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Multiple Roles of Afadin in the Ultrastructural Morphogenesis of Mouse Hippocampal Mossy Fiber Synapses.2017
Author(s)
Sai K, Wang S, Kaito A, Fujiwara T, Maruo T, Itoh Y, Miyata M, Sakakibara S, Miyazaki N, Murata K, Yamaguchi Y, Haruta T, Nishioka H, Motojima Y, Komura M, Kimura K, Mandai K, Takai Y, Mizoguchi A.
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Journal Title
J Comp Neurol
Volume: -
Pages: in press
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Structural, super-resolution microscopy analysis of paraspeckle nuclear body organization.2016
Author(s)
West JA, Mito M, Kurosaka S, Takumi T, Tanegashima C, Chujo T, Yanaka K, Kingston RE, Hirose T, Bond C, Fox A, Nakagawa S
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Journal Title
J Cell Biol
Volume: 214
Pages: 817-830
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] FUS/TLS acts as an aggregation-dependent modifier of polyglutamine disease model mice.2016
Author(s)
Kino Y, Washizu C, Kurosawa M, Yamada M, Doi H, Takumi T, Adachi H, Katsuno M, Sobue G, Hicks GG, Hattori N, Shimogori T, Nukina N
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Journal Title
Sci Rep
Volume: 6
Pages: 35236
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Localization of nectin-2δ at perivascular astrocytic endfoot processes and degeneration of astrocytes and neurons in nectin-2 knockout mouse brain.2016
Author(s)
Miyata M, Mandai K, Maruo T, Sato J, Shiotani H, Kaito A, Itoh Y, Wang S, Fujiwara T, Mizoguchi A, Takai Y, Rikitake Y
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Journal Title
Brain Res
Volume: 1649
Pages: 90-101
DOI
Peer Reviewed
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