発達期中枢神経系シナプスの選択的強化・除去過程のリアルタイムイメージング

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21650094
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 狩野 方伸 東京大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (40185963)
• Keywords: ニューロン / シナプス / 神経回路 / 蛍光タンパク質

Research Abstract

本研究では、登上線維-プルキンエ細胞シナプスの選択的強化・除去がどのように進行するのかを直接解明することを目指し、新たなリアルタイムイメージング方法を開発する。昨年度、延髄細胞の軸索やプルキンエ細胞を蛍光タンパクの発現により可視化する方法を最適化した。また、3種類の蛍光シグナルを検出できるようにレーザーなど顕微鏡の改良を行った。本年度は、(1)3種類の蛍光タンパク質(BFP,GFP,Tomato)の組み合わせ発現により、細胞や線維を多くの別々の色で、生きたまま染色する方法を確立した。さらに、(2)それらの生きた細胞、線維を長期的に観察できる実験系の確立を目指し、標本を浸す液やその液に送る気体などに関して、条件検討を行った結果、顕微鏡下で、温度とpHを制御した状態で、細胞や線維を1日以上経時的に観察できるシステムを開発した。このように、複数の生きた細胞や線維を同時にかつ区別して、1日以上リアルタイムで観察できる実験系がほぼ確立できた。残された課題は、蛍光タンパク質を任意の細胞に発現させる方法の開発である。プルキンエ細胞へは特異的なプロモーター(L7)を使用すれば可能だが、登上線維は適したプロモーターがない。新規プロモーターの探索あるいはプルキンエ細胞からシナプスを介して逆行的に遺伝子を登上線維に輸送する方法の開発を必要とする。このことが達成されれば、登上線維、プルキンエ細胞のリアルタイムイメージングを行うことができ、登上線維-プルキンエ細胞シナプスの選択的強化・除去の実体を解明することが可能となる。さらにこれらの方法は、脳内で起こる様々な現象に応用することが可能であり、多くの研究に貢献できることが期待される。

Research Products

• [Journal Article] Complementary synaptic distribution of enzymes responsible for synthesis and inactivation of the endocannabinoid2-arachidonoylglycerol in the human hippocampus (2011)
  • Author(s): Ludanyi A, Sheny Shu-Jung Hu, S, Yamazaki M, Tanimura A, Piomelli D, Masahiko Watanabe M, Kano M, Sakimura K, Magloczky Z, Mackie K, Freund TF, Katona I
  • Journal Title: Neuroscience Volume: 174 Pages: 50-63
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Neuronal protease-activated receptor 1 drives synaptic retrograde signaling mediated by the endocannabinoid 2-arachidonoylglycerol (2011)
  • Author(s): Hashimotadani Y, Ohno-Shosaku T, Yamazaki M, Sakimura K, Kano M
  • Journal Title: J Neurosci Volume: 31 Pages: 3104-3109
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Unique inhibitory synapse with particularly rich endocannabinoid signaling machinery on pyramidal neurons in basal amygdaloid nucleus. (2011)
  • Author(s): Yoshida T, Uchigashima M, Yamasaki M, Katona I, Yamazaki M, Sakimura K, Kano M, Yoshioka M, Watanabe M
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci USA Volume: 108 Pages: 3059-3064
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A role for myosin Va in cerebellar plasticity and motor learning : a possible mechanism underlying neurological disorder in myosin Vadisease. (2011)
  • Author(s): Miyata M, Kishimoto Y, Tanaka M, Hashimoto K, Hirashima N, Murata Y, Kano M, Takagishi Y
  • Journal Title: J Neurosci Volume: 31(掲載確定(印刷中))
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] In vivo two-photon uncaging of glutamate revealing the structure-function relationships of dendritic spines in the neocortex of adult mice. (2011)
  • Author(s): Noguchi J, Nagaoka A, Watanabe S, Ellis-Davies GCR, Kitamura K, Kano M, Matsuzaki M, Kasai H
  • Journal Title: J Physiol (Lond) Volume: 589(掲載確定(印刷中))
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Endocannabinoids and retrograde modulation of synaptic transmission (2011)
  • Author(s): Ohno-Shosaku T, Tanimura A, Hashimotodani Y, Kano M
  • Journal Title: Neuroscientist Volume: 17(掲載確定(印刷中))
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Role of pre- and postsynaptic activity in thalamocortical axon branching (2010)
  • Author(s): Yamada A, Uesaka N, Hayano Y, Tabata T, Kano M, Yamamoto N
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci USA Volume: 107 Pages: 7562-7567
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A new multiple-drug applicator with minimal drug cross-talk, leakage, and consumption (2010)
  • Author(s): Fujita Y, Shimomura T, Hosoguchi M, Kano M, Fukurotani K, Tabata T
  • Journal Title: Neurosci Res Volume: 66 Pages: 412-414
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] TARPs γ-2 and γ-7 are essential for AMPA receptor expression in the cerebellum (2010)
  • Author(s): Yamazaki M, Fukaya M, Hashimoto K, Yamasaki M, Tsujita M, Itakura M, Abe M, Natsume R, Takahashi M, Kano M, Sakimura K, Watanabe M
  • Journal Title: Eur J Neurosci Volume: 31 Pages: 2204-2220
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] カンナビノイド受容体 -逆行性シナプス伝達を担う分子- (2010)
  • Author(s): 橋本谷祐輝、狩野方伸
  • Journal Title: 医学のあゆみ Volume: 233 Pages: 912-917
• [Journal Article] 長期抑圧(LTD) (2010)
  • Author(s): 谷村あさみ、橋本谷祐輝、狩野方伸
  • Journal Title: Clinical Neuroscience Volume: 28 Pages: 873-875
• [Presentation] 歯状回における2-アラキドノイルグリセロールを介した逆行性シグナル伝達機構の分子解剖学的基盤は苔状細胞-顆粒細胞シナプス間のクロストークを示唆する (2011)
  • Author(s): 内ヶ島基政、山崎真弥、山崎美和子、谷村あさみ、崎村建司、狩野方伸、渡辺雅彦
  • Organizer: 第88回日本生理学会大会・第116回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: 誌上発表(震災の為)
  • Year and Date: 2011-03-30
• [Presentation] 内因性カンナビノイドの2-アラキドニルグリセロールは、麻酔下および自由行動下のマウスの海馬歯状回における長期増強を抑制する (2011)
  • Author(s): 菅谷佑樹、谷村あさみ、山崎真弥、崎村建司、狩野方伸
  • Organizer: 第88回日本生理学会大会・第116回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: 誌上発表(震災の為)
  • Year and Date: 2011-03-28
• [Presentation] Emotional behaviors in mice lacking the endocannabinoid synthesizingenzyme diacylglycerol lipase α (2011)
  • Author(s): Cagniard, B., Tanimura, A., Yamazaki, M., Sakimura, K., Kano, M.
  • Organizer: 第88回日本生理学会大会・第116回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: 誌上発表(震災の為)
  • Year and Date: 2011-03-28
• [Presentation] Activity-dependent strengthening of single climbing fiber synaptic inputs in Purkinje cells of developing cerebellum (2010)
  • Author(s): Kano, M., Kawamura, Y., Nakayama, H., Kitamura, K
  • Organizer: 第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会合同大会
  • Place of Presentation: 兵庫県神戸市神戸ポートアイランド
  • Year and Date: 2010-12-07
• [Presentation] Activity-dependent maturation of climbing fiber to Purkinje cell synapses during postnatal cerebellar development. (2010)
  • Author(s): Kano, M.
  • Organizer: International Workshop : High Resolution Optical Imaging of the Living Brain
  • Place of Presentation: Neue Aula, Tubingen, Germany
  • Year and Date: 2010-10-08
• [Presentation] Activity-dependent elimination of redundant climbing fiber synapses during postnatal cerebellar development. (2010)
  • Author(s): Kano, M.
  • Organizer: 3rd International Workshop : Molecular and Cellular Mechanisms of Axon Degeneration
  • Place of Presentation: Eibsee Hotel, Eibsee, Germany
  • Year and Date: 2010-10-05
• [Presentation] 内因性カンナビノイドによる逆行性シナプス伝達修飾 (2010)
  • Author(s): 狩野方伸、橋本谷祐輝、谷村あさみ
  • Organizer: 第20回日本臨床精神神経薬理学会・第40回日本神経精神薬理学会合同年会
  • Place of Presentation: 宮城県仙台市仙台国際センター
  • Year and Date: 2010-09-16
• [Presentation] 代謝型グルタミン酸受容体(mGluR1)とアデノシンA1受容体(A1R)相互作用による小脳LTDの制御 (2010)
  • Author(s): 上窪裕二、藤田洋介、下村岳司、田端俊英、袋谷賢吉、櫻井隆、狩野方伸
  • Organizer: 第33回日本神経科学大会 第53回日本神経化学会大会合同大会NEURO2010
  • Place of Presentation: 兵庫県神戸市神戸コンベンションセンター
  • Year and Date: 2010-09-04
• [Presentation] 登上線維の発達過程におけるP/Q型電位依存性カルシウムチャネルの役割 (2010)
  • Author(s): 橋本浩一、辻田実加、喜多村和郎、宮崎太輔、山崎真弥、Hee-Sup Shin、渡辺雅彦、崎村建司、狩野方伸
  • Organizer: 第33回日本神経科学大会 第53回日本神経化学会大会合同大会NEURO2010
  • Place of Presentation: 兵庫県神戸市神戸コンベンションセンター
  • Year and Date: 2010-09-04
• [Presentation] プルキンエ細胞選択的ノックアウトを用いた小脳AMPA受容体サブユニットの生理機能解析 (2010)
  • Author(s): 阿部学、橋本浩一、宮崎太輔、畦地裕統、夏目里恵、渡辺雅彦、狩野方伸、崎村建司
  • Organizer: 第33回日本神経科学大会 第53回日本神経化学会大会合同大会NEURO2010
  • Place of Presentation: 兵庫県神戸市神戸コンベンションセンター
  • Year and Date: 2010-09-03
• [Presentation] 扁桃体基底外側核におけるカンナビノイドおよびセロトニンを介するシナプス伝達調整機構 (2010)
  • Author(s): 吉田隆行、内ヶ島基政、泉剛、山口拓、狩野方伸、渡辺雅彦、吉岡光弘
  • Organizer: 第33回日本神経科学大会 第53回日本神経化学会大会合同大会NEURO2010
  • Place of Presentation: 兵庫県神戸市神戸コンベンションセンター
  • Year and Date: 2010-09-03
• [Presentation] TARP γ2、γ7は小脳AMPA型グルタミン酸受容体の機能的構成成分である (2010)
  • Author(s): 山崎真弥、深谷昌弘、橋本浩一、山崎美和子、板倉誠、高橋正身、狩野方伸、渡辺雅彦、崎村建司
  • Organizer: 第33回日本神経科学大会 第53回日本神経化学会大会合同大会NEURO2010
  • Place of Presentation: 兵庫県神戸市神戸コンベンションセンター
  • Year and Date: 2010-09-03
• [Presentation] ジアシルグリセロールリパーゼαによって産生される2-アラキドノイルグリセロールが、逆行性のシナプス伝達抑圧を引き起こす (2010)
  • Author(s): 谷村あさみ、山崎真弥、橋本谷祐輝、内ヶ島基政、川田慎也、阿部学、北芳博、橋本浩一、清水孝雄、渡辺雅彦、崎村建司、狩野方伸
  • Organizer: 第33回日本神経科学大会 第53回日本神経化学会大会合同大会NEURO2010
  • Place of Presentation: 兵庫県神戸市神戸コンベンションセンター
  • Year and Date: 2010-09-03
• [Presentation] 中枢神経系の組織培養細胞における効果的な神経活動の操作 (2010)
  • Author(s): 三國貴康、上阪直史、狩野方伸
  • Organizer: 第33回日本神経科学大会 第53回日本神経化学会大会合同大会NEURO2010
  • Place of Presentation: 兵庫県神戸市神戸コンベンションセンター
  • Year and Date: 2010-09-02
• [Presentation] GluD2(GluRσ2)ノックアウトマウスの小脳プルキンエ細胞集団の2光子カルシウムイメージング解析 (2010)
  • Author(s): 橋爪幹、喜多村和郎、崎村建司、狩野方伸
  • Organizer: 第33回日本神経科学大会 第53回日本神経化学会大会合同大会NEURO2010
  • Place of Presentation: 兵庫県神戸市神戸コンベンションセンター
  • Year and Date: 2010-09-02
• [Presentation] 小脳を延髄との共培養標本を用いたシナプス発達のメカニズムを解明するためのアプローチ方法 (2010)
  • Author(s): 上阪直史、三國貴康、狩野方伸
  • Organizer: 第33回日本神経科学大会 第53回日本神経化学会大会合同大会NEURO2010
  • Place of Presentation: 兵庫県神戸市神戸コンベンションセンター
  • Year and Date: 2010-09-02
• [Presentation] Transmembrane AMPA receptor regulatory protein gamma-2 and gamma-7 are essential for cerebellar AMPA receptor complex (2010)
  • Author(s): Yamazaki, M., Fukaya, M., Hashimoto, K., Kano, M., Watanabe, M., Sakimura, K.
  • Organizer: 7th FENS Forum ofEuropean Neuroscience
  • Place of Presentation: RAI Convention Centre, Amsterdam, The Netherlands
  • Year and Date: 2010-07-06
• [Presentation] Retrograde synaptic suppression in the cerebellum, hippocampus and striatum is mediated by 2-arachidonoylglycerol produced by diacylglycerol lipase alpha (2010)
  • Author(s): Tanimura, A., Yamazaki, M., Hashimotodani, Y., Uchigashima, M., Kawata, S., Abe, M., Kita, Y., Hashimoto, K., Shimizu, T., Watanabe, M., Sakimura, K., Kano, M.
  • Organizer: 7th FENS Forum of European Neuroscience
  • Place of Presentation: RAI Convention Centre, Amsterdam, The Netherlands
  • Year and Date: 2010-07-06
• [Presentation] Involvement of GluN2A Tyrosine phosphorylation in depression-related bahavior (2010)
  • Author(s): Nakazawa, T., Taniguchi, S., Tanimura, A., Kiyama, Y., Tezuka, T., Kano, M., Manabe, T, Yamamoto, T.
  • Organizer: 7th FENS Forum of European Neuroscience
  • Place of Presentation: RAI Convention Centre, Amsterdam, The Netherlands
  • Year and Date: 2010-07-05
• [Presentation] Production and degradation of endocannabinoids mediating retrograde suppression of synaptic transmission (2010)
  • Author(s): Kano, M.
  • Organizer: 7th FENS Forum of European Neuroscience
  • Place of Presentation: RAI Convention Centre, Amsterdam, The Netherlands
  • Year and Date: 2010-07-04
• [Presentation] Spike timing-dependent strengthening of climbing fiber inputs in developing cerebellum. (2010)
  • Author(s): Kano, M.
  • Organizer: Jacques Monod Conference
  • Place of Presentation: Biological Station, CNRS, Roscoff, France
  • Year and Date: 2010-07-01
• [Presentation] Simultaneous two-photon calcium imaging and patch-clamp recordings in vivo. (2010)
  • Author(s): Kitamura, K., Hausser, M., Kano, M.
  • Organizer: Jacques Monod Conference
  • Place of Presentation: Biological Station, CNRS, Roscoff, France
  • Year and Date: 2010-07-01
• [Presentation] 中枢神経系の組織培養細胞への遺伝子導入方法の応用 (2010)
  • Author(s): 三国貴康、上阪直史、狩野方伸
  • Organizer: 第87回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 岩手県盛岡市盛岡市民文化ホール(マリオス)
  • Year and Date: 2010-05-21
• [Presentation] 逆行性シナプス伝達を仲介する内因性カンナビノイド産生の分子機構 (2010)
  • Author(s): 橋本谷祐輝、少作隆子、谷村あさみ、狩野方伸
  • Organizer: 第87回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 岩手県盛岡市いわて県民情報交流センター(アイーナ)
  • Year and Date: 2010-05-20
• [Presentation] 小脳登上線維-プルキンエ細胞シナプスの生後発達におけるP/Q型電位依存性カルシウムチャネルの役割 (2010)
  • Author(s): 橋本浩一、辻田実加、宮崎太輔、山崎真弥、喜多村和郎、Hee-supShin、渡辺雅彦、崎村建司、狩野方伸
  • Organizer: 第87回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 岩手県盛岡市盛岡市民文化ホール(マリオス)
  • Year and Date: 2010-05-19
• [Book] Synaptogenesis and Synaptic elimination. In : Handbook of Cerebellum and Cerebellar Disorders, Mario Manto, Donna Gruol, Jeremy Schmahmann, Nori Koibuchi, Ferdinando Rossi, (eds) (2011)
  • Author(s): Kano M, Watanabe M.
  • Publisher: Springer(掲載確定(印刷中))
• [Book] 内因性カンナビノイドによるシナプス伝達修飾実験医学 28(増刊号/分子から個体へと深化する脂質生物学.佐々木雄彦、横溝岳彦、竹縄忠臣/編) (2010)
  • Author(s): 橋本谷祐輝、谷村あさみ、狩野方伸
  • Total Pages: 938(912-917)
  • Publisher: 羊土社
• [Remarks] 東京大学大学院医学系研究科神経生理学教室
  • URL: http://plaza.umin.ac.jp/~neurophy/Kano%201ab/Top.html