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2021 Fiscal Year Annual Research Report

神経細胞内でシナプス形成を時空間的・標的依存的に制御する分子機構の解明

Research Project

Project/Area Number 20H03350
Research InstitutionUniversity of Toyama

Principal Investigator

吉田 知之  富山大学, 学術研究部医学系, 准教授 (90372367)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 和泉 宏謙  富山大学, 医学部, 技術専門職員 (00377342)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Keywordsシナプス / マイクロエクソン / スプライシング
Outline of Annual Research Achievements

神経細胞間の標的依存的なシナプス形成の分子機構の一つとして、シナプス前部誘導因子Ptprd遺伝子の持つマイクロエクソンの選択的スプライシングが重要な役割を担うことを見出した。マイクロエクソンにコードされるペプチドはPTPRDタンパク質とシナプス後部リガンドとの結合面に挿入されることで、シナプス結合の特異性や、分化誘導するシナプスの種類を調節することを明らかにした。さらに、Ptprd遺伝子のマイクロエクソンの取捨選択比率はマウス脳内において、脳部位や、発達時期、さらには環境要因に応じて厳密に決まっていることから、マイクロエクソンの取捨選択パターンの調節が脳神経回路発達と脳機能発現に極めて重要な役割を担うことが考えられた。Ptprd遺伝子マイクロエクソンの取捨選択パターン調節の生理的な重要性を明らかにするために、その取捨選択パターンを人為的に変化させるマウス系統の作出を試みた。特定のマイクロエクソンに終止コドンを導入したマウス系統を作出したが、このマウスではマイクロエクソンの選択比率は変化したものの総タンパク質量にも大きな変化が認められた。マイクロエクソンの上流イントロン内に存在する特定の配列をゲノム編集によって欠失したマウス系統を作出し、このヘテロ欠損変異体とホモ欠損変異体の脳内各部位のマイクロエクソンの選択比率を解析した。その結果、脳内各部位のPtprd遺伝子マイクロエクソンの選択比率がヘテロ欠損変異体では20~30%程度、ホモ欠損変異体では40%~70%減少することが確かめられた。この系統ではヘテロ欠損変異体およびホモ欠損変異体においてもPTPRD総タンパク質量には変化はなかった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

当初予定していたPtprd遺伝子マイクロエクソンの選択比率を改変したマウス系統の作出に成功し、脳内の各部位の生化学的解析を完了したため。このマウスは全PTPRDタンパク量等に変化はなく、今後の解剖学的解析や行動解析に進めることが出来るため。

Strategy for Future Research Activity

Ptprd遺伝子マイクロエクソンの選択比率を改変したマウス系統の解剖学的解析、行動解析を行い、マイクロエクソンの選択調節の神経回路発達と脳機能発現における重要性を検証する。

  • Research Products

    (11 results)

All 2022 2021 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (5 results) (of which Invited: 1 results) Book (1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] d-Serine controls epidermal vesicle release via NMDA receptor, allowing tissue migration during the metamorphosis of the chordate Ciona.2022

    • Author(s)
      Krasovec G, Hozumi A, Yoshida T, Obita T, Hamada M, Shiraishi A, Satake H, Horie T, Mori H, Sasakura Y
    • Journal Title

      Scientific Advances

      Volume: 8 Pages: eabn3264

    • DOI

      10.1126/sciadv.abn3264.

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] BST1 regulates nicotinamide riboside metabolism via its glycohydrolase and base-exchange activities.2021

    • Author(s)
      Yaku K, Palikhe S, Izumi H, Yoshida T, Hikosaka K, Hayat F, Karim M, Iqbal T, Nitta Y, Sato A, Migaud ME, Ishihara K, Mori H, Nakagawa T
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 12 Pages: 6767

    • DOI

      10.1038/s41467-021-27080-3.

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Roles of type IIa receptor protein tyrosine phosphatases as synaptic organizers.2021

    • Author(s)
      Fukai S, Yoshida T
    • Journal Title

      FEBS Journal

      Volume: 288 Pages: 6913-6926

    • DOI

      10.1111/febs.15666.

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Ptprd遺伝子マイクロエクソンの取捨選択調節が作り出す脳神経回路の設計図2022

    • Author(s)
      吉田知之
    • Organizer
      生理学研究所研究会
    • Invited
  • [Presentation] 電気刺激を用いたヒトiPS 細胞由来ニューロンによる神経回路形成の促進法の開発2021

    • Author(s)
      北嶋悠希, 今井彩子, 吉田知之, 森寿, 田端俊英
    • Organizer
      第39回日本生化学会北陸支部大会
  • [Presentation] シナプスオーガナイザーPtpd遺伝子の微小エクソン選択パターンの解析2021

    • Author(s)
      川瀬 修平, 今井彩子, 北嶋悠希, 赤羽絢夏, 田端俊英, 森寿, 吉田知之
    • Organizer
      第39回日本生化学会北陸支部大会
  • [Presentation] シナプス形成を指標としたグルホシネート曝露による中枢神経系への影響評価2021

    • Author(s)
      和泉宏謙, 出村舞奈, 今井彩子, 吉田知之, 小川良平, 森寿
    • Organizer
      第55回日本実験動物技術者協会総会
  • [Presentation] Effect of the herbicide glufosinate-ammonium exposure on neural synapse formation2021

    • Author(s)
      Izumi Hironori,Maina Demura,Ayako Imai, Tomoyuki Yoshida, Ryohei Ogawa, Hisashi Mori
    • Organizer
      第4回医薬品毒性機序研究会
  • [Book] シナプス接着タンパク質NLGN3を介した社会性の発達を調節する分子機構2021

    • Author(s)
      吉田知之
    • Total Pages
      5
    • Publisher
      バイオサイエンスとインダストリー
  • [Remarks] 富山大学大学院生命融合科学教育部ホームページ

    • URL

      https://www.ils.u-toyama.ac.jp

  • [Remarks] 富山大学学術研究部医学系 分子神経科学講座ホームページ

    • URL

      http://www.med.u-toyama.ac.jp/molneurosci/index.html

URL: 

Published: 2022-12-28  

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