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2022 Fiscal Year Annual Research Report

Nano-level transformation of the fine arrangement of synaptic molecules elicited by learning and environmental changes

Research Project

Project/Area Number 20H03427
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

廣瀬 謙造  東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 教授 (00292730)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Keywordsシナプス / 超解像顕微鏡法
Outline of Annual Research Achievements

昨年度までに確立した脳切片でのシナプス分子を対象とした二重染色、三重染色の実験系を用いたシナプス分子の微細配置の解析に取り組んだ。ここではMunc13-1、RIM1、CAST、ELKS、電位依存性カルシウムチャネル、PSD95などのシナプス分子を対象として多重染色によるマルチカラー化の強みを活かしてシナプス分子間の位置関係などについても超解像顕微鏡を用いた詳細な解析にも取り組んだ。また従来の超解像顕微鏡による解析は2分子を対象とした二重染色標本に留まっていたが、従来の顕微鏡システムの光学系を大幅に見直すことによって三重染色以上の標本についても高精細な超解像イメージを取得し、3種類以上の分子間の空間配置をについて解析できるプラットフォームを構築した。
以上の顕微鏡システムを用いて、学習や飼育環境とシナプス分子の微細配置の位置関係の変容との関係について解析を進めた。エンリッチメント環境下で飼育したマウスの脳の種々の部位について複数種類のシナプス関連分子の免疫染色を行い、マルチカラー超解像顕微鏡により各分子の微細配置を解析した。その結果、海馬CA3領域のstratum lucidumおよびstratum oriensにおいて、シナプス内でのCav2.2-Munc13量比が増加することを明らかにした。
本研究では従来の方法論では不可能であった複数の分子のシナプスでの微細な配置や量的な解析を実現し、学習や環境とシナプス分子の微細配置の変容との関係を始めて明らかにすることができた。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (4 results)

All 2023 2022

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (3 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Increased vesicle fusion competence underlies long-term potentiation at hippocampal mossy fiber synapses2023

    • Author(s)
      Ryota Fukaya, Himawari Hirai, Hirokazu Sakamoto, Yuki Hashimotodani, Kenzo Hirose, Takeshi Sakaba
    • Journal Title

      Sci Adv .

      Volume: 9 Pages: eadd3616

    • DOI

      10.1126/sciadv.add3616

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 恐怖記憶形成に関与するシナプスの検出法の開発2022

    • Author(s)
      大西 泰地 、坂本 寛和、大久保 洋平、並木 繁行、廣瀬 謙造
    • Organizer
      第96回日本薬理学会年会
  • [Presentation] シナプス小胞放出サイトの形成に寄与するMunc13-1とRIMの相互作用2022

    • Author(s)
      小島 佑介、坂本 寛和、並木 繁行、廣瀬 謙造
    • Organizer
      第96回日本薬理学会年会
  • [Presentation] 超解像顕微鏡システムによるシナプス分子の系統的可視化解析2022

    • Author(s)
      坂本 寛和、大西 泰地、廣瀬 謙造
    • Organizer
      第96回日本薬理学会年会
    • Invited

URL: 

Published: 2023-12-25  

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