2023 Fiscal Year Annual Research Report
Study on the regulation mechanism of neural spine morphology and cognitive function by twinfilin-1
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23H02669
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
山田 清文 名古屋大学, 医学部附属病院, 教授 (30303639)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
溝口 博之 名古屋大学, 医学部附属病院, 准教授 (70402568)
松崎 哲郎 名古屋大学, 医学部附属病院, 特任助教 (80866450)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | 統合失調症 / リーリン / twinfilin-1 / 神経スパイン / 認知機能 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1. HEK293細胞にTWF1(WT)/ TWF1(Y309F)およびc-Srcを共発現させ、アクチン動態の変化とTWF1結合タンパク質との相互作用を解析した。その結果、アクチンおよびキャッピングプロテインへの結合はTWF1(WT)に比較してTWF1(Y309F)で有意に減少し、F/Gアクチン比はTWF1(Y309F)発現細胞で有意に低下した。以上より、TWF1リン酸化はその機能発現に重要であることが示唆された。
2. TWF1(Y309F)マウスとWTマウスの脳層構造ならびに神経スパインの形態を比較解析した結果、大脳皮質や海馬の層構造に変化は認められなかった。一方、スパイン構造を解析した結果、mushroom型およびstubby型スパイン密度はTWF1(Y309F)マウスで有意に減少していた。
3. タッチパネル式視覚弁別学習課題を用いて学習機能を調べた結果、野生型マウスに比較してTWF1(Y309F)マウスでは学習能の有意な低下が認められた。
4. RELN-delモデルマウスの大脳皮質神経において単一神経細胞表面上のVGluT2 /VGAT比によるE/Iバランスを解析した結果、興奮性神経細胞および抑制性PV陽性神経細胞の数はそれぞれ減少しているものの、両細胞群におけるE/Iバランスに有意な変化は認められなかった。その他、RELN-delモデルマウスへのリーリン補充療法を実施するため、リーリン変異体の発現するAAVベクターを構築した。
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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
令和5年度に計画した４つの実験のうち、1-3の実験は予定通りに完了した。特に実験１ではリン酸化によりTWF1の機能が調節され、リン酸化TWF1が活性化型であることを証明した。その結果、TWF1(Y309F)変異体発現細胞ではF/Gアクチン比が低下した。実験2-3では、TWF1リン酸化をブロックしたTWF1(Y309F)マウスにおいて、アクチン重合が重要な役割を果たしている成熟型神経スパイン密度が減少しており、視角弁別学習機能が低下していることを証明できた。実験4では、TWF1(Y309F)マウスの脳機能をE/Iバランスから解析し、興奮性および抑制性神経細胞数はそれぞれ減少しているものの、E/Iバランスでは変化を検出できなかった。RELN-delモデルマウスへのリーリン補充療法に関して、予定していたレスキュー実験は完遂できなかったが、補充療法を実施するためのリーリン発現ベクターを構築した。
以上より、進捗状況はおおむね順調と評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
1. 初年度に予定していたレスキュー実験（実験4）を完了する。
2. 令和6年度に予定している以下の実験を行う。
・TWF1(Y309F)マウスの脳機能解析としての系統的行動薬理試験
・リーリンおよびBDNF/グルタミン酸刺激によるTWF1のリン酸化解析
・培養細胞あるいはin vivoにおけるTWF1(WT)とTWF1(Y309F)の神経細胞内局在の変化
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[Journal Article] Rho kinase inhibitors ameliorate cognitive impairment in a male mouse model of methamphetamine-induced schizophrenia2023
Author(s)
Liao J, Dong G, Zhu W, Wulaer B, Mizoguchi H, Sawahata M, Liu Y, Kaibuchi K, Ozaki N, Nabeshima T, Nagai T, Yamada K.
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Journal Title
Pharmacological Research
Volume: 194
Pages: 106838
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Inhibition of Rho-kinase ameliorates decreased spine density in the medial prefrontal cortex and methamphetamine-induced cognitive dysfunction in mice carrying schizophrenia-associated mutations of the Arhgap10 gene2023
Author(s)
Tanaka R, Liao J, Hada K, Mori D, Nagai T, Matsuzaki T, Nabeshima T, Kaibuchi K, Ozaki N, Mizoguchi H, Yamada K.
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Journal Title
Pharmacological Research
Volume: 187
Pages: 106589
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] Comprehensive phosphoproteomic analysis in reelin mutant mice identified an important role of twinfilin 1 in spine development and actin dynamics.2023
Author(s)
Geyao Dong, Norimichi Itoh, Takaaki Matsui, Ayato Sato, Tetsuo Matsuzaki, Hiroyuki Mizoguchi, Daisuke Mori, Taku Nagai, Toshitaka Nabeshima, Norio Ozaki, Kiyofumi Yamada
Organizer
The 34th CINP World Congress of Neuropsychopharmacology (CINP2023)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Twinfilin 1 Phosphorylation is Crucial For Reelin Signaling In The Regulation Of Spine Morphology And Cognitive Function2023
Author(s)
Kiyofumi Yamada, Geyao Dong, Norimichi Itoh, Takaaki Matsui, Ayato Sato,Tetsuo Matsuzaki , Hiroyuki Mizoguchi, Daisuke Mori, Taku Nagai, Norio Ozaki, Toshitaka Nabeshima
Organizer
The 34th CINP World Congress of Neuropsychopharmacology (CINP2023)
Int'l Joint Research
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