2019 Fiscal Year Research-status Report
大脳基底核直接路の機能におけるsmall GTPaseシグナル伝達系の役割
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18K06535
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| Research Institution | National Institute for Physiological Sciences |
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Principal Investigator |
小林 憲太 生理学研究所, 行動・代謝分子解析センター, 准教授 (70315662)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | AAVベクター / protein kinase A / small GTPase / 大脳基底核ループ / 直接路 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、独自に開発したウイルスベクター遺伝子導入技術 (ダブルAAVベクターシステム) を駆使して、ドーパミンD1受容体陽性細胞 (D1R細胞)において特異的にsmall GTPaseシグナル伝達系の活性を操作し、D1R細胞から黒質へ投射する経路（直接路）の機能発現におけるsmall GTPaseシグナル伝達系の役割を明らかにすることを目的としている。
これまでに、ダブルAAVベクターシステムを利用して、D1R細胞で特異的にRhoあるいはRac small GTPaseシグナル伝達系を阻害すると、D1R細胞が顕著に変性脱落することが明らかになったことから、直接路の機能発現におけるRho familyシグナル伝達系の役割を解析することは難しいと判断した。側坐核のD1R細胞におけるprotein kinase A (PKA)-Rap1 GTPaseシグナル伝達系は、報酬行動の制御に重要な役割を果たしていることから、このシグナル伝達系は、直接路が担う運動制御にも関与している可能性が考えられる。従って、次にRap1 GTPaseシグナル伝達系に着目した。まずは、より上流で機能するシグナル伝達分子の役割を解析するために、ダブルAAVベクターシステムを駆使して、D1R細胞特異的にPKAのconstitutive active変異体 (PKA CA)を発現する遺伝子改変マウス (D1R-PKA CAマウス) の作製を試みた。D1R-PKA CAマウスの線条体を組織学的に解析した結果、D1R細胞特異的にPKA CAの発現が誘導されることが分かった。また、D1R-PKA CAマウスを利用して行動解析を行ったところ、非常に興味深い表現型が観察された。
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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
ダブルAAVベクターシステムを利用して、片側の線条体のD1R細胞特異的にPKA CAを発現誘導したD1R-PKA CAマウスを作製した。D1R-PKA CAマウスの線条体を組織学的に解析したところ、D1R細胞特異的にPKA CAが発現誘導されることが分かった。つまり、D1R細胞特異的にPKAを顕著に活性化することに成功した。また、D1R-PKA CAマウスを用いてtail suspension testを行った結果、PKA CAが発現していない側に体を起こそうとする特徴的な行動パターンが観察された。これは、PKA CAによって、直接路がハイパーな状態になっていることを意味する。
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| Strategy for Future Research Activity |
D1R細胞特異的にPKAを顕著に活性化した場合は、Rho familyシグナル伝達系を阻害した際に観察されたようなD1R細胞の変性脱落は起こらなかったので、直接路が司る運動制御におけるPKAシグナル伝達系の役割を解析することが可能である。今後は、D1R-PKA CAマウスを利用した1) tail suspension test、2)直接路におけるPKAシグナル伝達系の活性化による大脳皮質-大脳基底核ループの機能変化に関する電気生理学的な解析、を遂行する。また、D1R-Rap1 CAマウスが、D1R-PKA CAマウスと同様の表現型を示すか否かを検討し、直接路が担う運動制御におけるPKA-Rap1 GTPaseシグナル伝達系の役割を検討する予定である。
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Research Products
(15 results)
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[Journal Article] Impaired cortico-striatal excitatory transmission triggers epilepsy2020
Author(s)
Miyamoto H, Tatsukawa T, Shimohata A, Yamagata T, Suzuki T, Amano K, Mazaki E, Raveau M, Ogiwara I, Oba-Asaka A, Hensch TK, Itohara S, Sakimura K, Kobayashi K, Kobayashi K, Yamakawa K
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Journal Title
Nat Commun
Volume: 10
Pages: 1917
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Corticobasal ganglia projecting neurons are required for juvenile vocal learning but not for adult vocal plasticity in songbirds2019
Author(s)
Sanchez-Valpuesta M, Suzuki Y, Shibata Y, Toji N, Ji Y, Afrin N, Asogwa CN, Kojima I, Mizuguchi D, Kojima S, Okanoya K, Okado H, Kobayashi K, Wada K
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Journal Title
Proc Natl Acad Sci U S A
Volume: 116
Pages: 22833-22843
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Gene delivery to cone photoreceptors by subretinal injection of rAAV2/6 in the mouse retina2019
Author(s)
Hori T, Fukutome M, Maejima C, Matsushima H, Kobayashi K, Kitazawa S, Kitahara R, Kitano K, Kobayashi K, Moritoh S, Koike C
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Journal Title
Biochem Biophys Res Commun
Volume: 515
Pages: 222-227
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] GABAergic neurons in the olfactory cortex projecting to the lateral hypothalamus in mice2019
Author(s)
Murata K, Kinoshita T, Fukazawa Y, Kobayashi K, Kobayashi K, Miyamichi K, Okuno H, Bito H, Sakurai Y, Yamaguchi M, Mori K, Manabe H
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Journal Title
Sci Rep
Volume: 9
Pages: 7132
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] Identification of stimulus coding neurons using Cosmoscopy, a new wide-field two-photon microscopy2019
Author(s)
Keisuke Ota, Yasuhiro Oisi, Takayuki Suzuki, Tsubasa Ito, Yoshiki Ito, Kenta Kobayashi, Midori Kobayashi, Maya Odagawa, Chie Matsubara, Junya Matsushita, Hiroyuki Hioki, Masamichi Ohkura, Junichi Nakai, Masafumi Oizumi, Atsushi Miyawaki, Toru Aonishi, Takahiro Ode, Masanori Murayama
Organizer
NEURO2019
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