2018 Fiscal Year Annual Research Report
Understanding mechanisms for regulation of brain function by circadian clock and the applications for improvement of brain disorders
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18H03944
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture |
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Principal Investigator |
喜田 聡 東京農業大学, 生命科学部, 教授 (80301547)
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2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 生物時計 / 記憶想起 / cAMP / ドーパミン / 海馬 / 時計遺伝子 / サーカディアンリズム / 転写因子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
海馬生物時計による想起制御の分子機構を明らかにするため、dnBMAL1マウス海馬のトランスクリプトーム解析の結果に基づいて、ドーパミン- cAMP情報伝達経路の役割を解析した。野生型マウスでは、ZT4に比べてZT10においてより低濃度のD1/5受容体アンタゴニスト投与により社会認知記憶及び物体認知記憶の想起が阻害されることを示した。一方、dnBMAL1マウスに対するcAMP濃度上昇を誘導するロリプラムあるいはD1/5受容体アゴニストの投与はZT10における社会的認知記憶想起の障害を改善することが示された。さらに、野生型マウスの海馬にロリプラムとD1/5Rアンタゴニストを同時投与した結果、D1/5R阻害による記憶想起障害はロリプラムにより解消されることが示された。以上より、海馬生物時計はD1/5R-cAMP情報伝達経路を介して記憶想起を正に制御すると結論し、ドーパミン情報伝達経路が記憶想起を制御することが初めて明らかとなった。さらに、想起制御におけるcAMP情報伝達の標的がAMPA型グルタミン酸受容体サブユニットGluA1のAキナーゼリン酸化（845番目のセリン; S845）と予想し、このS845をアラニンに置換したS845Aノックインマウスの行動解析を進めた。その結果、このノックインマウスがdnBMAL1マウスと同様にZT4では正常な社会的認知記憶を示すものの、ZT10において社会的認知記憶の想起障害を示すことが明らかとなった。従って、cAMP情報伝達経路による記憶想起制御の標的がGluA1のS845のリン酸化であることが強く示唆された。また、dnBMAL1マウスを用いたChIPアッセイの結果から、ZT10においてBMAL1の活性が低下することが示され、BMAL1による想起制御はBMAL1を起点とするリズム性の転写制御を介することも示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
記憶想起に対するドーパミン受容体D1/5RからcAMPに至る情報伝達系の重要性を証明することができたこと、また、この情報伝達経路の標的としてAMPA型グルタミン酸受容体のリン酸化部位（845番目のセリン）が同定されたため、当初の計画が予想以上に進展したと判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
ドーパミン- cAMP情報伝達経路の役割をより明確にするために、分子遺伝学的手法を用いてドーパミン受容体、あるいは、アデニル酸シクラーゼなどのこれら情報伝達因子群の記憶想起に対する役割を明らかにする。S845Aノックインマウスにおいて観察された社会的認知記憶の想起障害が他の記憶課題においても観察されるかを解析する。さらに、脳搭載型蛍光顕微鏡を用いたGCaMP6による海馬CA1ニューロンのカルシウムイメージングを行い、社会認知記憶形成と想起時のニューロン活性動態を解析する。また、CRESTのコンディショナル変異マウスの解析を重点的に進める。
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