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2011 Fiscal Year Annual Research Report

樹状突起スパインの構造可塑性の分子機構

Research Project

Project/Area Number 20240032
Research InstitutionThe Institute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

林 康紀  独立行政法人理化学研究所, 記憶メカニズム研究チーム, チームリーダー (90466037)

Keywords細胞・組織 / シグナル伝達 / 神経科学 / 生理学 / 脳・神経
Research Abstract

当初研究では、シナプス後部に多量に存在するシグナル分子であるCa^<2+>/calmodulin-dependent protein kinase(CaMKII)がF-actinを束化する事で細胞骨格の一員として機能する事を示し、そのシナプスの機能的、構造的可塑性との関係について理解する事を主目的としていた。その結果、次の事が明らかとなり、投稿準備中である。
1.CaMKIIβはF-actin束化能を持ち、自己リン酸化がその活性を失わせた。
2.CaMKIIβによって束化されたF-actinはcofilinによる切断やArp2/3による重合促進を受けにくい。これにより、CaMKIIβはシナプスでF-actinの安定化に働いていると考えられる.
3.同定されたリン酸化部位のphosphoblock変異体を過剰発現すると優勢抑制体として働き、LTP誘導に伴うspineの構造変化が阻害された。これは、F-actin脱束化される事が構造可塑性に必要である事が判る.
4.同様に、電気生理学的に記録されるLTPもphosphoblock変異体の過剰発現により抑制された。
5.KR-CaMKIIβ融合蛋白を発現し、光を照射またはグルタミン酸アンケージ単独ではspineの形態は変化しなかった。が、両者を組み合わせると、spineが増大した.
この事から、CaMKIIβによるアクチン束化はシナプス可塑性のゲートとして働いていると考えられた.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

ほぼ全ての仮説通りに実験が進んでいる。

Strategy for Future Research Activity

24年度はKRの最終実験が必要であるのと、論文の出版にあたっては追加データーを要求されることが予想される。一方で、上記の通り、CaMKIIがF-actinから外れた時にF-actinに作用する分子であり、また情報伝達系の下流でもあるcofilinがactinと共に新規構造を取っている事を見いだした.そのため、cofilinを中心とした実験を行なっていく。

  • Research Products

    (12 results)

All 2012 2011 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (8 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] A rapid and effective FISH protocol with hybridization-sensitive fluorescent linear oligo probes2012

    • Author(s)
      Wang, D.O., Matsuno, H., Ikeda, S., Nakamura, A., Yanagisawa, H., Hayashi, Y., Okamoto, A
    • Journal Title

      RNA

      Volume: 18 Pages: 166-175

  • [Journal Article] Experience-dependent regulation of CaMKII activity within single visual cortex synapses in vivo2011

    • Author(s)
      Mower, A.F., Kwok, S.M., Yu, H., Majewska, A.K., Okamoto, K.-I., Hayashi, Y.*, Sur, M.* (*: co-corresponding authors)
    • Journal Title

      Proc.Natl.Acad.Sci.

      Volume: 108 Pages: 21241-21246

    • DOI

      10.1073/pnas.1108261109

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Structural plasticity of dendritic spines2011

    • Author(s)
      Bosch, M., Hayashi, Y.
    • Journal Title

      Curr.Opin.Neurobiol.

      Volume: (印刷中)

    • DOI

      doi:10.1016/j.conb.2011.09.002

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] A quantitative anyalysis of AMPA receptor GluR1 phospho-isotypes2011

    • Author(s)
      Hosokawa, T., Hayashi, Y
    • Organizer
      SfN 2011
    • Place of Presentation
      Washington DC, USA
    • Year and Date
      20111100
  • [Presentation] The role of CaMKII beta in modulating dendritic spine structural plasticity2011

    • Author(s)
      Lakhanpal, G., Kim, K., Kato-Hayashi, M., Hayashi, Y., Okamoto, K
    • Organizer
      SfN 2011
    • Place of Presentation
      Washington DC, USA
    • Year and Date
      20111100
  • [Presentation] CaMKII gates rapid structural plasticity in hippocampal dendritic spines2011

    • Author(s)
      Kim, K., Hayashi, M., Narayanan, R., Suzuki, A., Matsuura, K., Okamoto, K., Hayashi, Y
    • Organizer
      SfN 2011
    • Place of Presentation
      Washington DC, USA
    • Year and Date
      20111100
  • [Presentation] In vivo two-photon imaging of neuronal circuit activity using transgenic mice that express fluorescent calcium sensor proteins in the brain2011

    • Author(s)
      Sato, M., Kawano, M., Islam, T., Yamaguchi, Y., Ohkura, M., Nakai, J., Hayashi, Y
    • Organizer
      第34回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      20110900
  • [Presentation] Structural roles of CaMKII2011

    • Author(s)
      Hayashi, Y.
    • Organizer
      日本神経化学会
    • Place of Presentation
      金沢(招待講演)
    • Year and Date
      2011-09-26
  • [Presentation] A quantitative anyalysis of AMPA receptor GluR1 phospho-isotypes2011

    • Author(s)
      Hosokawa, T., Hayashi, Y.
    • Organizer
      第34回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      2011-09-15
  • [Presentation] The regulation of dendritic spine structural plasticity by CaMKII beta2011

    • Author(s)
      Lakhanpal, G.K., Kim, K., Kato-Hayashi, M., Hayashi, Y., Okamoto, K
    • Organizer
      8^<th> IBRO World Congress of Neuroscience
    • Place of Presentation
      Florence, Italy
    • Year and Date
      2011-07-15
  • [Presentation] Phosphoisotype analysis of AMPA receptor GluR12011

    • Author(s)
      Yasunori Hayashi
    • Organizer
      Gordon Research Conference Excitatory Synapses & Brain Function
    • Place of Presentation
      Easton, MA, USA(招待講演)
    • Year and Date
      2011-06-29
  • [Remarks]

    • URL

      http://glutamate.brain.riken.jp

URL: 

Published: 2013-06-26  

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