2020 Fiscal Year Annual Research Report
一酸化炭素を介したドーパミン放出機構の解明とその生物学的役割の同定
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19H01013
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science |
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Principal Investigator |
齊藤 実 公益財団法人東京都医学総合研究所, 脳・神経科学研究分野, 副所長 (50261839)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上野 耕平 公益財団法人東京都医学総合研究所, 脳・神経科学研究分野, 副参事研究員 (40332556)
宮下 知之 公益財団法人東京都医学総合研究所, 脳・神経科学研究分野, 主席研究員 (70270668)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ドーパミン / シナプス伝達 / ショウジョウバエ / 学習記憶 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでのex vivoイメージング解析から、キノコ体神経細胞が産生するCOにより誘導されるDAのオンデマンド伝達には、細胞外からのCa2+流入を必要とする拡散性伝達と異なり、細胞内Ca2+ストアからのリアノジン受容体（RyR）を介したCa2+流出が必要なことを見出した。また顕微鏡下に固定したショウジョウバエ個体のin vivoイメージング解析から匂いとショックを同時に与えると、条件付けに重要なキノコ体γ1区画において、同時に与えたとき（連合刺激中）のphasicなDA放出に続いてchronicなDA放出が起こること、この連合刺激後のDA放出を人為的に抑制すると連合学習が障害される一方、連合刺激中のDA放出を抑制しても顕著な学習障害が起こらないことも見出した。本年度は薬理学的検索により、RyRの阻害剤、CO酸性酵素の阻害剤を投与すると連合刺激後のDA放出が優先的に抑制されることを確認した。またこの結果をもとにDA神経細胞でRyRをノックダウンした系統、キノコ体でCO酸性酵素HOをノックダウンした系統を作成し、いずれにおいても連合刺激後のDA放出が優先的に抑制されることを確認した。さらにショック刺激呈示に応じたDA放出がγ1を中心にキノコ体γ lobe基底部で見られるのに対して、匂い刺激に応じたDA放出がγ1を除くキノコ体先端で優先的に見られることを見出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
コロナ禍により予定していた研究協力者の協力が困難となり、薬理学的検証の実施が遅れたため、その後計画していた実験も実施が遅延した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は新たに化学遺伝学的手法を導入して急性にキノコ体でHO若しくはDA神経細胞でRyRをノックダウンすることでも連合後DA放出が抑制出来るかを検証する。加えてRyRの活性阻害とキノコ体でHOのノックダウンを組み合わせたとき、若しくはDA神経細胞でのRyRをノックダウンとHO阻害の組み合わせでも連合後DA放出が加重的に抑制出来るかを調べることでキノコ体のHOとDA神経細胞のRyRとの機能的な連携を明らかにするとともに、これらに裏打ちされた連合学習への影響を調べる。また連合後DA放出がDA神経活動非依存性であるのに対して、連合中のDA神経細胞の神経活動に応じたDA放出がどのようなメカニズムによるものかについて、各種膜電位依存性カルシウムチャンネル、興奮性アミノ酸受容体、ニコチン受容体阻害剤を用いた薬理学的検索を行う。その結果をもとにDA神経細胞の遺伝学的操作を行い、連合中DA放出と連合後DA放出の分子遺伝学的機序の違いを明らかにするとともに、連合中のDA放出の役割は何か？差次的な操作を行い明らかにする。
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[Journal Article] Ligand-Directed Approach to Activity-Based Sensing: Developing Palladacycle Fluorescent Probes That Enable Endogenous Carbon Monoxide Detection.2020
Author(s)
Morstein J, Hofler D, Ueno K, Jurss JW, Walvoord RR, Bruemmer KJ, Rezgui SP, Brewer TF, Saitoe M, Michel BW, Chang CJ.
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Journal Title
J. Am. Chem. Soc
Volume: 142
Pages: 15917-15930
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Carbon monoxide, a retrograde messenger generated in post-synaptic mushroom body neurons evokes non-canonical dopamine release.2020
Author(s)
Ueno K, Morstein J, Ofusa K, Naganos S, Suzuki-Sawano E, Minegishi S, Rezgui SP, Kitagishi H, Michel BW, Chang CJ, Horiuchi J, Saitoe M.
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Journal Title
J Neurosci.
Volume: 40
Pages: 3533-3548
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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