神経変調因子の脳局所ダイナミクスとＧＰＣＲ相互作用を介した学習効率の制御

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23500384
• Research Institution: University of Toyama
• Principal Investigator: 田端 俊英 富山大学, 大学院理工学研究部(工学), 准教授 (80303270)
• Keywords: ニューロン / シナプス可塑性 / 学習 / 受容体 / 神経科学 / 生理学 / 小脳 / Gタンパク質

Research Abstract

神経活動依存的脳髄液GABA濃度変化に応じて小脳依存的学習の成績が変化する可能性を検討するため、マウスにおいて脳髄液GABAの濃度と視機性動眼反射（OKR）順応学習の成績の相関の解析を目指してきた。具体的には、マイクロダイアリシスにより小脳片葉付近の脳髄液を連続的に回収し、高速クロマトグラフィー-電気化学検出（HPLC-ECD）によりGABAの濃度を測定し、OKRゲインと比較する。昨年度までに、サンプルからGABAを検出するHPLC-ECDプロトコールを確立した。本年度は、マイクロダイアリシスのプロトコールを確立し、現在、小脳から回収したサンプルの解析を行っている。マイクロダイアリシスのプローブ出口側の背圧によりプローブの汗かき現象が起こるとGABAを含むアミノ酸の回収率が低下することが分かった。この点を改善するためプローブからフラクションコレクターまでの水路系を最短化し、OKR測定装置の内部にマイクロダイアリシス用のインジェクターポンプとフラクションコレクター等を組み込んだシステムを開発している。さらに学習成績に対する影響が最少となるよう、OKR測定用固定具やガイドカニューラ埋設の外科手術を最少時間で行うプロトコールを確立した。これらの方法により小脳からnMレベルのGABAを検出することに成功した。完成した実験方法を用いて観測例数を増やし、なるべく早期に成果を論文発表する。
一方、これまでに開発していたOKR測定システムを小脳皮質シナプス伝達に障害がある自然発生突然変異マウス（作出者：医薬基盤研究所竹森ら）に適用し、野生型に比してOKRゲインが著しく低いこと、またそれが顆粒細胞のNMDA受容体シグナルの減弱に起因することを示唆するデータを得た。この結果は、上記のGABA測定の結果と相俟って、シナプス変調が小脳機能に影響する分子機序の一端を提示するものである。

Research Products

• [Journal Article] The synaptic targeting of mGluR1 by its carboxyl-terminal domain Is crucial for cerebellar function (2014)
  • Author(s): Yoshiaki Ohtani, Mariko Miyata, Kouichi Hashimoto, Toshihide Tabata, Yasushi Kishimoto, Masahiro Fukaya, Daisuke Kase, Hidetoshi Kassai, Kazuki Nakao, Tatsumi Hirata, Masahiko Watanabe, Masanobu Kano, Atsu Aiba
  • Journal Title: Journal of Neuroscience Volume: 34 Pages: 2702-2712
  • DOI: 10.1523/JNEUROSCI.3542-13.2014
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Activation of cerebellar B-type gamma-aminobutyric acid receptor modulates optokinetic reflex adaptation (2014)
  • Author(s): Yoshihiro Shirai, Toshifumi Sasajima, Shu Uchiyama, Yoshihiro Takegoshi, Eikichi Tsushima, Toshihide Tabata
  • Journal Title: Yakugaku Zasshi Volume: 134 Pages: 439-445
  • DOI: 10.1248/yakushi.13-00233
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Glycine/serine polymorphism at position 38 influences KCNE1 subunit’s modulatory actions on rapid and slow delayed rectifier K+ currents (2014)
  • Author(s): Yoshiaki Yamaguchi, Kohki Nishide, Mario Kato, Yukiko Hata, Koichi Mizumaki, Koshi Kinoshita, Yuki Nonobe, Toshihide Tabata, Tamotsu Sakamoto, Naoya Kataoka, Yosuke Nakatani, Fukiko Ichida, Hisashi Mori, Kenkichi Fukurotani, Hiroshi Inoue, MD, Naoki Nishida
  • Journal Title: Circulation Journal Volume: 78 Pages: 610-618
  • DOI: 10.1253/circj.CJ-13-1126
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification and characterization of a novel genetic mutation with prolonged QT syndrome in an unexplained postoperative death (2014)
  • Author(s): Yukiko Hata, Hisashi Mori, Ayumi Tanaka, Yosuke Fujita, Takeshi Shimomura, Toshihide Tabata, Koshi Kinoshita, Yoshiaki Yamaguchi, Fukiko Ichida, Yoshihiko Kominato, Noriaki Ikeda, Naoki Nishida
  • Journal Title: International Journal of Legal Medicine Volume: 128 Pages: 105-115
  • DOI: 10.1007/s00414-013-0853-4
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A590T mutation in KCNQ1 C-terminal helix D decreases IKs channel trafficking and function but not Yotiao interaction (2014)
  • Author(s): Koshi Kinoshita, Takuto Komatsu, Kohki Nishide, Yukiko Hata, Nozomi Hisajima, Hiroyuki Takahashi, Katsuya Kimoto, Kei Aonuma, Eikichi Tsushima, Toshihide Tabata, Tomoyuki Yoshida, Hisashi Mori, Kunihiro Nishida, Yoshiaki Yamaguchi, Fukiko Ichida, Kenkichi Fukurotani, Hiroshi Inoue, Naoki Nishida
  • Journal Title: Journal of Molecular and Cellular Cardiology Volume: 72C (online) Pages: 273-280
  • DOI: 10.1016/j.yjmcc.2014
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] GPCRヘテロ複合体形成による神経伝達の制御 (2014)
  • Author(s): 上窪裕二、田端俊英
  • Journal Title: Clinical Neuroscience Volume: 32 Pages: 8-9
• [Journal Article] A simple machine vision-driven system for measuring optokinetic reflex in small animals (2013)
  • Author(s): Y. Shirai, K. Asano, Y. Takegoshi, S. Uchiyama, Y. Nonobe, T. Tabata
  • Journal Title: Journal of Physiological Sciences Volume: 63(5) Pages: 395-399
  • DOI: 10.1007/s12576-013-0276-5
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Functional cooperation of metabotropic adenosine and glutamate receptors regulates postsynaptic plasticity in the cerebellum (2013)
  • Author(s): Yuji Kamikubo, Takeshi Shimomura, Yosuke Fujita, Toshihide Tabata, Taku Kashiyama, Takashi Sakurai, Kenkichi Fukurotani, Masanobu Kano
  • Journal Title: Journal of Neuroscience Volume: 33 Pages: 18661-18671
  • DOI: 10.1523/JNEUROSCI.5567-12.2013
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Characterization of a novel mutant KCNQ1 channel subunit lacking a large part of the C-terminal domain (2013)
  • Author(s): Katsuya Kimoto, Koshi Kinoshita, Tomoki Yokoyama, Yukiko Hata, Takuto Komatsu, Eikichi Tsushima, Kohki Nishide, Yoshiaki Yamaguchi, Koichi Mizumaki, Toshihide Tabata, Hiroshi Inoue, Naoki Nishida, Kenkichi Fukurotani
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications Volume: 440 Pages: 283-288
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2013.09.075
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] GPCRの複合体形成 (2013)
  • Author(s): 上窪裕二、田端俊英
  • Journal Title: Clinical Neuroscience Volume: 31 Pages: 1118-1119
• [Journal Article] 中枢神経系におけるGPCRとイオン・チャネルの連関 (2013)
  • Author(s): 田端俊英、野々部雄樹
  • Journal Title: Clinical Neuroscience Volume: 31 Pages: 638-639
• [Presentation] KCNQ1 C 末端 の helix D は正常な IKs チャネル機能に寄与する (2014)
  • Author(s): 小松 卓人1、木下 耕史2、木本 克哉1、畑 由紀子2、青沼 慶1、津島 永吉1、西出 康貴1、 久嶋 希望1、高橋 宏幸1、袋谷 賢吉1、西田 尚樹2、田端 俊英1
  • Organizer: 第 91 回 日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 鹿児島
  • Year and Date: 20140316-20140318
• [Presentation] Functional Characterization of KCNQ1 Channel Subunit With an A590T Mutation (2013)
  • Author(s): Koshi Kinoshita, Katsuya Kimoto, Takuto Komatsu, Kohki Nishide, Toshihide Tabata, Fukiko Ichida, Yoshiaki Yamaguchi, Kunihiro Nishida, Hiroshi Inoue, Yukiko Hata, Naoki Nishida
  • Organizer: Basic Cardiovascular Sciences 2013 Scientific Sessions
  • Place of Presentation: Las Vegas, USA
  • Year and Date: 20130722-20130725