神経回路形成を制御する新規カルシウム依存的リン酸化シグナリング機構の解明

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23680040
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 竹本 さやか(木村さやか) 東京大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (70372365)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 神経回路形成 / カルシウム / CaMK

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、独自のこれまでの知見によって導き出した、Ca2+依存的な神経回路形成過程をカルシウム依存的リン酸化酵素（CaMK）I経路が制御するという可能性に着眼し、多彩な刺激によって惹起される細胞内Ca2+上昇が、如何にして細胞を変化させ、応変かつ柔軟な回路装飾を行うのか、新規の神経回路形成機構を解明することを目指した。
特に、独自に遺伝子改変マウスを開発し、その神経回路形成異常の表現型探索により、新規回路形成機構の解明を推進した。
最終年度である、平成26年度は、これまでの研究成果に基づき、既に表現型を見出した、コンディショナルノックアウトに焦点を当て、回路形成異常をもたらす分子・細胞基盤について詳細に検討を行った。その結果、カルシウム-CaMKI経路を介した、新規回路形成過程の同定と、その細胞基盤の一端解明に成功した。
本結果は、研究代表者がこれまで見出してきた、「CaMKIは培養系において神経形態制御に寄与する主要なCa2+エフェクター分子である。」という知見の、in vivoにおける意義付けを行うもので、世界に先駆けた新規知見である。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Rational design of a high-affinity, fast, red calcium indicator R-CaMP2 (2015)
  • Author(s): Inoue M, Takeuchi A, Horigane S, Ohkura M, Gengyo-Ando K, Fujii H, Kamijo S, Takemoto-Kimura S, Kano M, Nakai J, Kitamura K, Bito H
  • Journal Title: Nature Methods Volume: 12 Pages: 64-70
  • DOI: 10.1038/nmeth.3185
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Region-specific activation of CRTC1-CREB signaling mediates long-term fear memory (2014)
  • Author(s): Nonaka M, Kim R, Fukushima H, Sasaki K, Suzuki K, Okamura M, Ishii Y, Kawashima T, Kamijo S, Takemoto-Kimura S, Okuno H, Kida S, Bito H
  • Journal Title: Neuron Volume: 84 Pages: 92-106
  • DOI: 10.1016/j.neuron.2014.08.049
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Towards a better understanding of cognitive behaviors regulated by gene expression downstream of activity-dependent transcription factors (2014)
  • Author(s): Nonaka M, Kim R, Sharry S, Matsushima A, Takemoto-Kimura S, Bito H
  • Journal Title: Neurobiology of Learning and Memory Volume: 115 Pages: 21-29
  • DOI: 10.1016/j.nlm.2014.08.010
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Spontaneous L-type calcium channel activity regulates local calcium signaling in the neurites of developing cortical neurons (2014)
  • Author(s): Kamijo S, Suzuki K, Horigae H, Fujii H, Takemoto-Kimura S, Bito H
  • Organizer: The 44th Annual Meeting of the Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: 米国、Washington DC
  • Year and Date: 2014-11-19
• [Presentation] Nonlinear decoding and asymmetric representation of neuronal input information by CaMKII and calcineurin (2014)
  • Author(s): Fujii H, Inoue M, Okuno H, Sano Y, Takemoto-Kimura S, Kitamura K, Kano M, Bito H
  • Organizer: HHMI Janelia Conference
  • Place of Presentation: 米国、Ashburn
  • Year and Date: 2014-09-30
• [Presentation] Signaling from synapse to the nucleus and imaging of active neuronal ensembles (2014)
  • Author(s): Bito H, Inoue M, Nonaka M, Yagishita-Kyo N, Kawashima T, Suzuki K, Ishii Y, Fujii H, Endo T, Goto M, Koyama H, Takemoto-Kimura S, Kim R
  • Organizer: 第37回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2014-09-11
  • Invited