2020 Fiscal Year Final Research Report

Development of a new tool for transsynaptic molecule transfer and its application for neural circuits in the cerebral cortex

Research Project

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Project/Area Number	19K22471
Research Category	Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Medium-sized Section 46:Neuroscience and related fields
Research Institution	Osaka University
Principal Investigator	SATO MAKOTO 大阪大学, 連合小児発達学研究科, 教授 (10222019)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	岡雄一郎大阪大学, 連合小児発達学研究科, 講師 (30614432) 安村美里大阪大学, 医学系研究科, 助教 (20533897) 猪口徳一大阪大学, 医学系研究科, 助教 (60509305)
Project Period (FY)	2019-06-28 – 2021-03-31
Keywords	シナプス / 経シナプス / 神経活動 / エクソソーム / Arc
Outline of Final Research Achievements	Mapping neural circuits in accordance with neural activity is essential for understanding brain functions. Up to now, no tracer which is suitable for activity-dependent transsynaptic tracing has been developed. Here, we develop a new tracer X. The X contains SA-1 mode transmembrane domain, which forces a preceding less-hydrophobic domain to be stabilized in the plasma membrane. Upon cleavage between the two domains by Tobacco Etch Virus (TEV) protease, used as extracellular-input in this system, the less-hydrophobic domain fused with tTA is destabilized and translocated into nucleus. In this way, the X avoids receptor fluctuation because of the accurate cleaving by TEV protease, and is thus expected to have high signal specificity. Also, the X doesn’t need intracellular signal transducers. Our results demonstrate that the X is a novel efficient extracellular input detector with high signal-to-noise ratio, and is a potential activity-dependent transsynaptic tracer in vivo.
Free Research Field	解剖学、神経科学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	（１）脳機能を解き明かす重要な技術基盤の開発ができた。（２）Cre分子は、その発現細胞でのみ、目的とする遺伝子組み換えを誘導できる。そのため、細胞を単位として、遺伝子組換えを制御する際には、目的細胞のみでの発現制御が重要である。しかしながら、外部からの遺伝子導入法では、目的とする少数の細胞にその発現を誘導することは、困難であった。今回、少量のCreがあれば、組換えを起こすに十分な量をその細胞内に発現させることのできる微量Cre増幅系を開発した。本手法は、細胞単位での組換え研究に有用なツールとなる。