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2011 Fiscal Year Annual Research Report

シナプス構造の分子解剖

Research Project

Project/Area Number 21220008
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

岡部 繁男  東京大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (60204012)

Keywordsシナプス / イメージング / GFP / 高解像度 / PSD
Research Abstract

シナプスが脳においてどのように形成され、維持され、再編成されるのか、その分子機構を理解することはヒトのさまざまな脳機能解明の基盤となる。新しい光学的測定技術であるSTORM(stochastic optical reconstruction microscopy)法/PALM(photoactivated localization microscopy)法を適用することにより、大脳皮質や海馬での神経細胞間のシナプス形成・維持機構を明らかにすることを目的として研究を実施した。
本年度は(1)前年度に開発したSTORM/PALM法に利用可能な蛍光プローブであるPSD-95-EOS、Shank2-EOSについて、一個のPSD・シナプスに存在する分子の局在を高解像度で検出し、二つの足場蛋白質がPSD内部で異なった分布を示すことを明らかにした。(2)開発した顕微鏡システムのZ軸方向のドリフトを制御するための新しい光学系・制御系の開発を行った。(3)脳内での分子分布を検出するための方法として、脳を固定し、樹脂包埋、超薄切片作成後に光学顕微鏡で観察するarray tomgraphy法を導入し、この手法とSTORM/PALM法を融合させるための条件を検討した。(4)In vivo imagingの手法を用いて、生後発達早期の大脳皮質におけるシナプス動態を定量し、特に生後3週以内のシナプス動態が非常に活発であり、それ以降と全く異なることを明らかにした。このような時期特異的なシナプス動態について、in vivo imagingとarray tomography法を結びつけて解析を行い、動態制御に係る分子を同定することが今後の課題である。以上の実験および観察系の改良により、1分子の高精度の位置決めによるシナプス内部構造の解析が可能となり、この技術を脳内のシナプス構造に応用するための技術開発の道筋が拓けた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

STORM/PALM法のための顕微鏡システムは本年度までで完成し、実際のデータ取得が可能になった。またこの方法論と組み合わせるためのarray tomography法、in vivo imaging法についても基礎となる実験技術は確立しており、研究の進展は良好である。

Strategy for Future Research Activity

今後はSTORM/PALM法array tomography法、in vivo imagingという三つの先端的技術を融合して個体レベルでのシナプス動態を高い空間解像度で解析するための方法論を具体化する。

  • Research Products

    (19 results)

All 2012 2011 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (13 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] RP58 controls neuron and astrocyte differentiation by downregulating the expression of Id1-4 genes in the developing cortex2012

    • Author(s)
      Hirai, S.,Miwa, A., Ohtaka-Maruyama, C., Kasa,i M., Okabe, S., Hata, Y, and H. Okado
    • Journal Title

      EMBO Journal

      Volume: 31 Pages: 1190-1202

    • DOI

      10.1038/emboj.2011.486.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Molecular dynamics of the excitatory synapse2012

    • Author(s)
      Okabe S.
    • Journal Title

      Advances in Experimental Medicine and Biology

      Volume: 970 Pages: 131-185

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] LIS1-dependent retrograde translocation of excitatory synapses in developing interneuron dendrites2012

    • Author(s)
      Kawabata I, Kashiwagi Y, Obashi K, Ohkura M, Nakai J, Wynshaw-Boris A, Yanagawa Y, Okabe S
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 3 Pages: 722-722

    • DOI

      10.1038/ncomms1736

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Enhancement of sciatic nerve regeneration by adenovirus-mediated expression of dominant negative RhoA and Rac12011

    • Author(s)
      Kusano K, Enomoto M, Hirai T, Wakabayashi Y, Itoh S, Ichinose S, Okabe S, Shinomiya K, and A. Okawa
    • Journal Title

      Neuroscience Letter

      Volume: 492 Pages: 64-69

    • DOI

      10.1016/j.neulet.2011.01.058.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Long-term changes of spine dynamics and microglia after transient peripheral immune response triggered by LPS in vivo2011

    • Author(s)
      Kondo S, Kohsaka S, Okabe S
    • Journal Title

      Molecular Brain

      Volume: 4 Pages: 27-27

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] DCLK蛋白質による樹状突起の成長とシナプス形成の制御2012

    • Author(s)
      岡部繁男
    • Organizer
      第89回日本生理学会大会
    • Place of Presentation
      長野県松本文化会館(長野県松本市)(招待講演)
    • Year and Date
      2012-03-29
  • [Presentation] Roles of BMP signaling in synapse developmen2012

    • Author(s)
      東誉人、岡部繁男
    • Organizer
      第117回日本解剖学会総会
    • Place of Presentation
      山梨大学甲府キャンパス(山梨県甲府市)
    • Year and Date
      2012-03-28
  • [Presentation] Roles of ACF7, a large linker protein interacting with both microtubules and F-actin, in the postsynaptic functions2012

    • Author(s)
      柏木有太郎、岡部繁男
    • Organizer
      第117回日本解剖学会総会
    • Place of Presentation
      山梨大学甲府キャンパス(山梨県甲府市)
    • Year and Date
      2012-03-28
  • [Presentation] Imaging dynamics of axonal mitochondria2012

    • Author(s)
      小橋一喜、岡部繁男
    • Organizer
      第117回日本解剖学会総会
    • Place of Presentation
      山梨大学甲府キャンパス(山梨県甲府市)
    • Year and Date
      2012-03-28
  • [Presentation] シナプス形成期の樹状突起スパインにおけるneuroligin1のイメージング2012

    • Author(s)
      守田啓悟、水口泰介、小橋一喜、岩崎広英、岡部繁男
    • Organizer
      第117回日本解剖学会総会
    • Place of Presentation
      山梨大学甲府キャンパス(山梨県甲府市)
    • Year and Date
      2012-03-28
  • [Presentation] In vivo analysis of post-synaptic molecular dynamics in the developing mouse cortex2012

    • Author(s)
      一色真明、岡部繁男
    • Organizer
      第117回日本解剖学会総会
    • Place of Presentation
      山梨大学甲府キャンパス(山梨県甲府市)
    • Year and Date
      2012-03-27
  • [Presentation] Direct monitoring of AMPA receptor recycling and trafficking2012

    • Author(s)
      Ayako Hayashi, Daisuke Asanuma, Mako Kamiya, Yasuteru Urano, Shigeo Okabe
    • Organizer
      第117回日本解剖学会総会
    • Place of Presentation
      山梨大学甲府キャンパス(山梨県甲府市)
    • Year and Date
      2012-03-27
  • [Presentation] tered dynamics of the cortical neuronal circuit in a mouse model of auti2012

    • Author(s)
      Shinji Tanaka, Toru Takumi, Shigeo Okabe
    • Organizer
      第117回日本解剖学会総会
    • Place of Presentation
      山梨大学甲府キャンパス(山梨県甲府市)
    • Year and Date
      2012-03-26
  • [Presentation] 中枢神経シナプス動態の可視化2011

    • Author(s)
      岡部繁男
    • Organizer
      第34回日本分子生物学会年会フォーラム
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)(招待講演)
    • Year and Date
      2011-12-13
  • [Presentation] 生体内におけるシナプス分子の挙動2011

    • Author(s)
      岡部繁男
    • Organizer
      第27回Wakoワークショップ
    • Place of Presentation
      コクヨホール(東京都港区)(招待講演)
    • Year and Date
      2011-11-22
  • [Presentation] In vivo imaging of catecholaminergic axons in the mouse neocortex2011

    • Author(s)
      Mai Morimoto, Kazuto Kobayashi, Shigeo Okabe
    • Organizer
      第34回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2011-09-17
  • [Presentation] Transgenic mice for visualizing memory encoding spines using a candidate LTP-marker protein, EGFP-CapZ2011

    • Author(s)
      Maki Yamada, Shigeo Okabe
    • Organizer
      第34回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2011-09-17
  • [Presentation] Imaging neural development and function in vivo2011

    • Author(s)
      岡部繁男
    • Organizer
      Plenary Lecture 6th Asia Pacific International Congress of Anatomy (6th APICA) & 13th National Congress of Indonesian Anatomist Association (13th PIN-PAAI)
    • Place of Presentation
      Sheraton Surabaya(インドネシア)(招待講演)
    • Year and Date
      2011-07-22
  • [Remarks]

    • URL

      http://synapse.m.u-tokyo.ac.jp/

URL: 

Published: 2013-06-26  

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