2023 Fiscal Year Research-status Report
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21K06369
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
市之瀬 敏晴 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (20774748)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 神経活動 / 記憶学習 / ショウジョウバエ / タンパク質翻訳プロファイリング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
インパクトのある記憶情報は、我々の脳に生涯にわたって刻まれる。1963年、Flexnerらは、タンパク質翻訳阻害剤をマウスの海馬領域に注射することで、迷路 課題における長期記憶の形成が阻害されることを報告した。その後の研究で、学習後のタンパク質合成はシナプスの可塑的変化の固定化に重要であること、その 重要性は哺乳類だけでなく、鳥類、魚類、軟体動物、昆虫など様々な種で保存されることが明らかとなった。このことから、神経活動依存的な特定タンパク質分 子の新規合成が記憶の長期化に重要であるとは言えるが、肝心の分子メカニズムに関してはほとんど明らかにされていない。 これまでに神経活動依存的に転写活性が変化する遺伝子の同定や、CREBなどの転写因子はさかんに解析されてきた。しかし、転写制御は記憶の固定化の中でも最 も後期のプロセスであり、既存のmRNAからの新規タンパク質翻訳を必要とする記憶の固定化初期とは区別されるべきである。そこで本研究では、神経活動依存的 に翻訳されるタンパク質を網羅的に同定することを目的とした。この目的のため、生きた動物の脳の神経細胞特異的にリボソームプロファイリングを行う技術基 盤を開発した。さらに、チャネルロドプシンを用いた光依存的な神経活動の前後でタンパク質翻訳をゲノムワイドに解析することで、200種類程度の神経活動依 存的に翻訳活性が変化する遺伝子を同定することに成功した。この成果は、タンパク質翻訳を基盤とする神経科学を切り拓くものである。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
神経活動依存的に翻訳されるタンパク質の網羅的な同定に成功した。また、標的となるmRNAの細胞内動態を可視化したところ、神経活動によって細胞内局在が変化し、翻訳されることが明らかになった。
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| Strategy for Future Research Activity |
今回行ったのは全ての神経細胞を標的としたタンパク質翻訳プロファイリングである。今後はより少数の細胞をターゲットとすることでより解像度の高い解析を行いたい。
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| Causes of Carryover |
神経活動依存的なタンパク質翻訳の分子メカニズムについての解析について、当初計画より遅れが生じたため。
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