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2020 Fiscal Year Annual Research Report

Regulation of cognitive functions by inverse synaptic tagging mechanism of Arc

Research Project

Project/Area Number 19H03328
Research InstitutionKagoshima University

Principal Investigator

奥野 浩行  鹿児島大学, 医歯学域医学系, 教授 (80272417)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Keywordsシナプス可塑性 / 神経活動依存的遺伝子発現 / 認知機能
Outline of Annual Research Achievements

認知活動にともなうシナプス活動に応答して一過的な発現上昇を示す神経可塑性制御遺伝子Arcは記憶をはじめとする大脳認知機能の維持に本質的な役割を担っており、Arc依存的な分子機構破綻は認知症や精神疾患との関連が示唆されている。これまで申請者らは遺伝子産物であるArcタンパク質の機能解析を進めてきた。その結果、Arcタンパク質は活性の低いシナプスに選択的に集積して神経伝達効率の調節を行うことを見出し、新しい概念”逆シナプスタグ機構”を提唱してきた。本研究ではこれまでの研究をさらに発展させ、Arcがどのように個々のシナプスや神経細胞の性質を変化させ、その結果、どのように認知機能を調節するのか?というシナプスレベル、細胞レベルの本質的なメカニズムに関してあきらかにし、学習や経験による神経細胞回路再編成を介した認知機能の調節メカニズムを理解することを目的とする。本年度は、Arc欠損マウスにおいて1ヶ月以上持続する記憶(遠隔記憶)に特異的な障害のメカニズムを調べるため、Arc欠損マウスの遠隔記憶障害の責任脳部位を探すため、Arcレポーターマウスと欠損マウスの二重遺伝子改変マウスを作成した。また、Arcの機能を脳部位特異的および時間特異的に阻害するためのアデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターを開発した。さらに、前年度確立したマウス用視覚弁別課題を基に、繰り返し逆転学習プロトコールを開発した。この課題はArcの実行機能に対する効果を調べるために有効であると考えられる。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

実験計画の各項目について順調に結果が得られている

Strategy for Future Research Activity

最終年度は以下の計画で研究を進める。まず目標1の「Arcの逆シナプスタグによるシナプス制御機構の解明」に関しては、これまで得られたライブイメージングデータに対して画像解析・統計解析を行い、長期シナプス可塑性の発現や維持におけるArcの役割を考察する。目標2「Arcによる記憶の長期化遷移プロセスの調節機構の解明」では昨年作成したArcレポーターマウスと欠損マウスの二重遺伝子改変マウスを用い、1カ月以上保たれる長期記憶(遠隔記憶)に関係する脳部位を探索する。目標3「Arcによる実行機能調節機構の解明」においては視覚弁別繰り返し逆転学習課題を用いてArc欠損マウスにおける逆転学習障害を評価する。

  • Research Products

    (4 results)

All 2021 2020 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (1 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] Nenki Institute of Experimental Biology(ポーランド)

    • Country Name
      POLAND
    • Counterpart Institution
      Nenki Institute of Experimental Biology
  • [Journal Article] Rpd3/CoRest-mediated activity-dependent transcription regulates the flexibility in memory updating in Drosophila.2021

    • Author(s)
      Takakura M, Nakagawa R, Ota T, Kimura Y, Okuno H, Hirano Y
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 12 Pages: 628

    • DOI

      10.1038/s41467-021-20898-x

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Cooperation of LIM domain-binding 2 (LDB2) with EGR in the pathophysiology of schizophrenia.2021

    • Author(s)
      Ohnishi T, Kiyama Y, Arima-Yoshida F, Kadota M, (途中22名省略), Okuno H, Bito H, Itokawa M, Kuraku S, Manabe T, Yoshikawa T.
    • Journal Title

      EMBO Mol Med

      Volume: 13 Pages: e12574

    • DOI

      10.15252/emmm.202012574

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 古い記憶想起における海馬歯状回記憶痕跡細胞の関与2020

    • Author(s)
      奥野浩行
    • Organizer
      日本神経化学会大会
    • Invited

URL: 

Published: 2021-12-27  

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