2018 Fiscal Year Research-status Report
Analysis of the regulatory mechanism of motor learning using real-time FRET and fast-scan voltammetry
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18K06461
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
田端 俊英 富山大学, 大学院理工学研究部(工学), 教授 (80303270)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上窪 裕二 順天堂大学, 医学部, 助教 (80509670)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 受容体 / Gタンパク質 / シナプス可塑性 / ニューロン / 学習 / 記憶 / 脳 / 伝達物質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度の当初計画では、小脳神経回路のアデノシンの放出濃度を測定する研究を中心に進めることになっていた。しかし、分担研究者（上窪）らが、次年度に開始する予定だったensemble FRET, single-molecule FRET測定に必要な遺伝子材料の作出を予定より早期に成功させた。そこで2018年度は、FRET測定とアデノシン測定の技術を確立させることを優先した。
まず、上窪らが作出したSNAP/CLIP-tagged mGluR1をHEK293細胞に発現させ、SNAPとCLIPモチーフにより細胞ガイドメインを蛍光標識したmGluR1をレーザー共焦点顕微鏡で検出することに成功した。グルタミン酸を受容したmGluR1はサブユニット２量体の細胞外ドメインの相対的な変異が変化するが、この現象を蛍光標識間のFRET効率低下として検出することに成功した。問題点として、SNAP/CLIP-tagged mGluR1のサブユニットの邂逅確率をコントロールすることが難しいことも分かり、現在、標識方法を改良して、この問題の解決を図っている。またFRET測定信号に特有なノイズを除去するために不可欠なデジタルフィルターをCUDA言語により並列処理MPU用に実装することにも成功した。
一方、アデノシンはグラスピペット中に直径５ミクロンの炭素ファイバーを封入して、極小プローブ部を有する電気化学センサーの制作に成功した。このセンサーに３電極ポテンシオスタットを接続し、-0.4~+1.45 Vの循環電位刺激を加え、生理的濃度のアデノシンの酸化反応を検出することに成功した。
このように全研究期間にわたって用いる画期的な実験技術を確立することができ、その成果の一部も学会発表を行う予定である。
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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
研究概要にのべたように分担研究者による遺伝子材料の作出が想定していたのより早期に成功したため、２０１８年度は当初から予定されていたアデノシン濃度濃度測定の実験技術の開発に加えて、次年度に着手予定であった上記の遺伝子材料を利用したFRET測定の技術開発に注力した。その結果、それぞれの実験技術がほぼ完成し、当初全期間にわたって計画していたものより効率的に実験技術の開発ができた。このことによって全期間にわたる研究全体の遂行が、当初計画より効率良く進むと期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の期間全体にわたって用いていくことになるアデノシン濃度測定およびFRET測定の実験技術がほぼ完成した。これは、当初計画では２０１９年度以降に着手する予定だったFRET測定に必要な遺伝子材料の作出が早期化したためである。そこで、第二年度からはこれらの技術を用いて、実際の生体標本からデータを取得するフェーズを展開する。まず、アデノシン濃度測定およびFRET測定の基礎的な実験を実施し、研究全体の進行のピッチが高い方のプロジェクトを選定し、大学院生等を集中的にそのプロジェクトに取り組ませることで、研究全体の実施を促進していきたい。
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[Journal Article] Monitoring of glutamate-induced excitotoxicity by mitochondrial oxygen consumption.2019
Author(s)
Kumagai A, Sasaki T, Matsuoka K, Abe M, Tabata T, Itoh Y, Fuchino H, Wugangerile S, Suga M, Yamaguchi T, Kawahara H, Nagaoka Y, Kawabata K, Furue MK, Takemori H
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Journal Title
Synapse
Volume: 73
Pages: e22067
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] A mutant HCN4 channel in a family with bradycardia, left bundle branch block, and left ventricular noncompaction.2018
Author(s)
Yokoyama R, Kinoshita K, Hata Y, Abe M, Matsuoka K, Hirono K, Kano M, Nakazawa M, Ichida F, Nishida N, Tabata T
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Journal Title
Heart and Vessels
Volume: 33
Pages: 802-819
DOI
Peer Reviewed
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