• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2012 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)

Project Period (FY) 2008-04-08 – 2013-03-31
Keywords細胞・組織 / シグナル伝達 / 神経科学 / 生理学 / 脳・神経
Research Abstract

我々はLTPに伴うスパインの構造可塑性に至る分子機構を明らかにするために、シナプス後部に多量に存在するシグナル分子であるCaMKIIに注目した。
まずCaMKIIがアクチン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た。また、CaMKIIを自己リン酸化させるとアクチンとの相互作用低下することを見いだし、それがアクチン結合領域に存在する多くのセリンとスレオニンの自己リン酸化によることを見いだした。また、FRETによりシナプスにおいてアクチンとの結合を観察し、グルタミン酸のアンケージングにより、一過性にアクチンとの結合が減弱すること、またアラニン変異体はその減弱がみられないことを明らかにした。
次に構造可塑性とCaMKIIによるF-actin束化の機能解析を行い、構造可塑性にはCaMKIIのアクチンからの遊離が必要であるということを見いだした。この機構がシナプスの構造可塑性に必要充分であるかを検討するため、光分子不活性化(CALI)を用いた解析を行った。GFPファミリー蛋白の一つであるKillerRedを用い、光照射によりCaMKIIを活性化させる事なくF-actinから遊離させた。その上でスパインの形態がどう変化するかを検討した。その結果、CALIを用いて、CaMKIIを活性化させる事なくF-actinから遊離させるのにグルタミン酸のアンケージングを加えると、それだけで構造可塑性が誘導できることが分かった。
以上より、CaMKIIは神経活動が基底状態下でactinを束化しているが、活性化によりF-actinから遊離し、それによりactinが修飾され、構造可塑性が引き起こされると考えられた。これらの事実はCaMKIIが構造可塑性のゲートとして機能していることを示唆する。

Current Status of Research Progress
Reason

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (8 results)

All 2012 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (5 results) (of which Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Catching the engram: strategies to examine the memory trace.2012

    • Author(s)
      Sakaguchi M
    • Journal Title

      Mol Brain.

      Volume: Sep 21 Pages: 5:32.

    • DOI

      10.1186/1756-6606-5-32.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The Ca2+ and Rho GTPase signaling pathways underlying activity-dependent actin remodeling at dendritic spines.2012

    • Author(s)
      Saneyoshi T
    • Journal Title

      Cytoskeleton (Hoboken)

      Volume: Aug;69(8) Pages: 545-54

    • DOI

      10.1002/cm.21037.

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Molecular mechanism of hippocampal synaptic plasticity2012

    • Author(s)
      Y Hayashi
    • Organizer
      3rd LIN Symposium, Translating synaptic activity into neuronal plasticity
    • Place of Presentation
      Tangermunde, Germany
    • Year and Date
      20120827-20120827
    • Invited
  • [Presentation] CaMKII serves as a gate of actin-mediated structural plasticity of dendritic spine2012

    • Author(s)
      Karam Kim, Gurpreet Lakhanpal, Akio Suzuki, Mariko Hayashi, Radhakrishnan Narayanan, Tomoki Matsuda, Takeharu Nagai, Kenichi Okamoto, Yasunori Hayashi
    • Organizer
      Gordon Research Conference Synaptic Transmission
    • Place of Presentation
      Waterville Valley, USA
    • Year and Date
      20120700
  • [Presentation] Molecular mechanism of hippocampal learning and memory2012

    • Author(s)
      Hayashi Y
    • Organizer
      The 7th International Conference for Neurons and Brain Disease (Association for the Study of Neurons and Diseases)
    • Place of Presentation
      Montreal, Canada
    • Year and Date
      20120600
  • [Presentation] Molecular mechanism of hippocampal learning and memory2012

    • Author(s)
      Hayashi Y
    • Organizer
      2012 International Brain Research Symposium
    • Place of Presentation
      Daegu, Korea
    • Year and Date
      20120500
  • [Presentation] A virtual navigation system for two-photon calcium imaging in mice

    • Author(s)
      Masaaki Sato
    • Organizer
      第35回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      名古屋
  • [Remarks] 林研究室

    • URL

      http://glutamate.brain.riken.jp/

URL: 

Published: 2014-07-24  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi