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2012 Fiscal Year Research-status Report

記憶形成時における海馬神経興奮と連動したシアリダーゼ活性変化のインビボ解析

Research Project

Project/Area Number 24790080
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Research InstitutionUniversity of Shizuoka

Principal Investigator

南 彰  静岡県立大学, 薬学部, 助教 (80438192)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2016-03-31
Keywordsシアリダーゼ / シアル酸 / 糖鎖 / 記憶 / 神経 / シナプス可塑性 / インビボ / 海馬
Research Abstract

シアル酸は主に糖鎖構造の末端を修飾し、個体発生時の神経回路構築において重要な役割を担う。細胞表面に発現した糖鎖は細胞内に取り込まれた後に修飾されることから、構造変化には比較的長時間(数時間から数日)を要すると考えられてきた。研究代表者は、シアル酸脱離に関与するシアリダーゼの酵素活性が神経細胞の表面で検出されることを見出した。糖鎖構造が細胞表面で制御されるのであれば、神経伝達の様なミリ秒オーダーの現象に応答して、細胞表面の糖鎖構造を迅速に変化させることが可能であると考えられる。しかし、細胞表面の糖鎖構造の変化を高速で捉えた例は無い。本研究では、「神経興奮と連動した極めて短時間における糖鎖構造の制御が、記憶形成時の神経回路形成に重要な役割を担う」との作業仮説のもと、記憶形成時におけるシアリダーゼ活性の変化をインビボ条件下で解析し、記憶におけるシアリダーゼの役割解明を目指す。
本年度でははじめに、記憶におけるシアリダーゼの関与を検討した。シアリダーゼ阻害薬(DANA)をラット海馬CA3領域に投与した結果、記憶能が有意に低下した。そこで、記憶の基礎過程である長期増強現象に対するシアリダーゼの役割を検討した。細胞外電位記録法により測定した海馬苔状線維-CA3錐体細胞間の長期増強は、DANAを添加することによって有意に抑制された。次に、インビボマイクロダイアリシス法を利用して記憶形成に伴ったシアル酸修飾糖鎖の構造変化を解析した。予備検討の結果、ラット海馬の細胞外液中に含まれるシアル酸量は、学習時に増加する傾向が得られた。
以上より、シアリダーゼがシナプス可塑性の制御を介して記憶に関与すること、また、記憶形成時にシアリダーゼ活性が変化することが示唆された。糖鎖構造が極めて迅速に修飾を受けている可能性がある。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の研究計画に準じて研究を遂行し、シアリダーゼがシナプス可塑性の制御を介して記憶に関与すること、また、記憶形成時にシアリダーゼ活性が変化することを示唆する結果が得られた。これらの研究成果は、本研究の基礎となるデータである。また、論文や学会発表を通じて、研究成果を多数報告した。以上のことから、概ね順調に成果が得られたものと判断した。

Strategy for Future Research Activity

これまでに、シアリダーゼが海馬依存性記憶に関与することを明らかにした。そこで、モリス水迷路の他にも、物体認知試験法、Y字迷路、受動回避試験法(ステップスルー試験法)などの学習判定法を利用して、多面的に記憶におけるシアリダーゼの関与を検討する。また、これまでの予備検討によって、ラット海馬の細胞外液中に含まれるシアル酸量が、学習時に増加する結果が得られている。そこで、本年度は特にインビボ条件下で、ラットの行動と糖鎖構造からのシアル酸脱離との連動を詳細に検討する。
記憶形成に伴うシアル酸脱離が明らかになった時点で、神経活動と連動したシアリダーゼ活性の変化を検討する。具体的には、シアリダーゼ活性を高感度に検出することのできる人工基質を利用して、シナプス可塑性(長期増強)の誘導刺激である25 Hzの電気刺激や高濃度カリウムによる脱分極刺激を与えた場合のシアリダーゼ活性変化を検討する。また、苔状線維は他の神経終末とは異なり、亜鉛イオンを高濃度(300 microM)に含むことが知られている。そこで、苔状線維終末選択的にシアリダーゼ活性変化を検出するために、亜鉛イオン検出用の蛍光プローブ(ZnAF-2DA)で同時に染色することにより苔状線維終末を同定する。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

主に研究消耗品の購入に充てる。主要な品目の内訳として、薬物を脳内に投与するためのカテーテル(5千円/本、20本)やインビボマイクロダイアリシスに必要な微小透析膜(15千円/本、30本)、シアリダーゼ活性検出用蛍光プローブなどを含む試薬類、ラット(2.5千円/匹、200匹)などを計画している。また、日本薬学会第134年会(熊本、出張費84千円)などで研究成果を報告する予定である。

  • Research Products

    (28 results)

All 2013 2012 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (25 results)

  • [Journal Article] Catalytic preference of Salmonella typhimurium LT2 sialidase for N-acetylneuraminic acid residue over N-glycolylneuraminic acid residue2013

    • Author(s)
      Akira Minami, Sayaka Ishibashi, Kiyoshi Ikeda, Erika Ishitsubo, Hiroaki Tokiwa, Risa Taguchi, Daisuke Ieno, Tadamune Otsubo, Yukino Matsuda, Saki Sai, Mari Inada and Takashi Suzuki
    • Journal Title

      FEBS Open Bio.

      Volume: - Pages: 印刷中

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 2-(Benzothiazol-2-yl)-phenyl-β-D-galactopyranoside derivatives as fluorescent pigment dyeing substrates and their application for the assay of β-D-galactosidase activities.2013

    • Author(s)
      Tadamune Otsubo, Akira Minami, Haruna Fujii, Risa Taguchi, Tadanobu Takahashi, Takashi Suzuki, Fumiteru Teraoka, Kiyoshi Ikeda
    • Journal Title

      Bioorg. Med. Chem. Lett.

      Volume: 23 Pages: 2245-2249

    • DOI

      10.1016/j.bmcl.2013.01.043

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Activity and the Role of Sialidase in the Brain.2012

    • Author(s)
      Akira Minami and Takashi Suzuki.
    • Journal Title

      Trends in Glycoscience and Glycotechnology

      Volume: 24 Pages: 112-121

    • DOI

      10.4052/tigg.24.112

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 新規シアリダーゼ活性検出用プローブを利用した組織染色2013

    • Author(s)
      南 彰, 大坪 忠宗, 家野 太輔, 池田 潔, 金澤 寛明, 清水 広介, 大端 考、横地 常広、堀井 雄樹, 福元 北斗, 田口 理紗, 石橋 さやか, 高橋 忠伸, 奥 直人, 鈴木 隆
    • Organizer
      第86回日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      20130911-20130913
  • [Presentation] 新規蛍光基質プローブを利用したシアリダーゼ活性の可視化2013

    • Author(s)
      南 彰, 大坪 忠宗, 家野 太輔, 池田 潔, 金澤 寛明, 清水 広介, 大端 考、横地 常広、高橋 忠伸, 奥 直人, 鈴木 隆
    • Organizer
      第32回日本糖質学会
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      20130805-20130807
  • [Presentation] ラット脳および神経細胞におけるN-グリコリルノイラミン酸の分布

    • Author(s)
      稲田真里、南 彰、松田夕妃乃、田口理紗、中島さやか、金澤寛明、大坪忠宗、池田 潔、鈴木 隆
    • Organizer
      第58回日本薬学会東海支部総会・大会
    • Place of Presentation
      静岡
  • [Presentation] ラットにおけるシアル酸分子種の脳内移行性の比較検討

    • Author(s)
      田口理紗、南彰、稲田真里、堀井雄樹、大坪忠宗、池田 潔、鈴木 隆
    • Organizer
      第58回日本薬学会東海支部総会・大会
    • Place of Presentation
      静岡
  • [Presentation] シアリダーゼの神経興奮と連動した活性変化とグルタミン酸放出に対する作用の検討

    • Author(s)
      崔 紗希、南 彰、石橋さやか、大坪忠宗、池田 潔、鈴木 隆
    • Organizer
      第58回日本薬学会東海支部総会・大会
    • Place of Presentation
      静岡
  • [Presentation] ラット脳内におけるシアリダーゼアイソフォームの分布

    • Author(s)
      福元北斗、南 彰、目黒裕芙子、石橋さやか、金澤寛明、大坪忠宗、池田 潔、宮城妙子、鈴木 隆
    • Organizer
      第58回日本薬学会東海支部総会・大会
    • Place of Presentation
      静岡
  • [Presentation] ラット脳および神経細胞におけるシアル酸分子種の分布解明

    • Author(s)
      稲田真里、南 彰、松田夕妃乃、田口理紗、中島さや香、金澤寛明、大坪忠宗、池田 潔、鈴木 隆
    • Organizer
      糖鎖科学中部拠点 第10回若手の力フォーラム
    • Place of Presentation
      静岡
  • [Presentation] ラット海馬と小脳におけるシアリダーゼアイソフォームの発現分布

    • Author(s)
      福元北斗、南 彰、家野太輔、金澤寛明、大坪忠宗、池田 潔、鈴木 隆
    • Organizer
      糖鎖科学中部拠点 第10回若手の力フォーラム
    • Place of Presentation
      静岡
  • [Presentation] N-グリコリルノイラミン酸の脳内移行性および記憶能に与える影響の検討

    • Author(s)
      田口理紗、南 彰、稲田真里、堀井雄樹、大坪忠宗、池田 潔、鈴木 隆
    • Organizer
      糖鎖科学中部拠点 第10回若手の力フォーラム
    • Place of Presentation
      静岡
  • [Presentation] 記憶におけるシアリダーゼの役割

    • Author(s)
      南 彰、齋藤正和、大坪忠宗、池田 潔、鈴木 隆
    • Organizer
      糖鎖科学中部拠点 第10回若手の力フォーラム
    • Place of Presentation
      静岡
  • [Presentation] ラット海馬神経におけるグルタミン酸放出に対するシアリダーゼの役割

    • Author(s)
      崔 紗希、南 彰、石橋さやか、大坪忠宗、池田 潔、鈴木 隆
    • Organizer
      糖鎖科学中部拠点 第10回若手の力フォーラム
    • Place of Presentation
      静岡
  • [Presentation] Development of benzothiazol-2-yl-phenyl glycosides as fluorogenic substrates for analysis of glycosidases and the application for the fluorescent imaging of sialidase activities.

    • Author(s)
      Tadamune Otsubo, Haruna Fujii, Kiwamu Ando, Daisuke Ieno, Risa Taguchi, Fumiteru Teraoka, Akira Minami, Takashi Suzuki, Kiyoshi Ikeda
    • Organizer
      The 6th Takeda Science Foundation Symposium on PharmaSciences
    • Place of Presentation
      大阪
  • [Presentation] シアル酸分子種のラット脳内移行性および海馬依存性記憶に与える影響の解明

    • Author(s)
      田口理沙、南 彰、稲田真里、大坪忠宗、池田 潔、鈴木 隆
    • Organizer
      第11回 次世代を担う若手ファーマ・バイオフォーラム2012
    • Place of Presentation
      博多
  • [Presentation] インフルエンザウイルス感染におけるN-グリコリルシアル酸の機能グライコミクス

    • Author(s)
      高橋忠伸、鈴木 隆、南 彰
    • Organizer
      USフォーラム2012
    • Place of Presentation
      静岡
  • [Presentation] 卵巣摘出ラットを利用した閉経後うつに対するローヤルゼリーの改善効果の検討

    • Author(s)
      南 彰、松下 宏、家野太輔、齋藤正和、堀井雄樹、松田夕妃乃、大山由里子、金澤寛明、若槻明彦、鈴木 隆
    • Organizer
      第27回日本女性医学学会学術集会
    • Place of Presentation
      山形
  • [Presentation] ローヤルゼリーが閉経後骨粗鬆症モデルラットの骨密度に及ぼす影響

    • Author(s)
      松下 宏、南 彰、大山由里子、金澤寛明、家野太輔、齋藤正和、鈴木 隆、若槻明彦
    • Organizer
      第27回日本女性医学学会学術集会
    • Place of Presentation
      山形
  • [Presentation] Improvement of depression-like behavior with administration of Royal Jelly in postmenopausal model rats

    • Author(s)
      Akira Minami, Hiroshi Matsushita, Daisuke Ieno, Masakazu Saito, Yuuki Horii, Yukino Matsuda, Yuriko Ooyama, Hiroaki Kanazawa, Akihiko Wakatsuki, and Takashi Suzuki
    • Organizer
      The 1st International Conference on Pharma and Foof
    • Place of Presentation
      静岡
  • [Presentation] 卵巣摘出ラットを利用した閉経後うつに対するローヤルゼリーの改善効果

    • Author(s)
      田口 理紗、南 彰、松下 宏、家野 太輔、齋藤 正和、堀井 雄樹、松田 夕妃乃、大山 由里子、金澤 寛明、若槻 明彦、鈴木 隆
    • Organizer
      日本薬学会第133年会
    • Place of Presentation
      横浜
  • [Presentation] ほ乳動物組織においてシアリダーゼ活性を高感度に検出する蛍光プローブの構築

    • Author(s)
      家野 太輔、南 彰、大坪 忠宗、池田 潔、金澤 寛明、清水 広介、石橋 さやか、崔 紗希、福元 北斗、田口 理紗、稲田 真里、堀井 雄樹、高橋 忠伸、奥 直人、鈴木 隆
    • Organizer
      日本薬学会第133年会
    • Place of Presentation
      横浜
  • [Presentation] ローヤルゼリーによる閉経後うつの改善効果

    • Author(s)
      南 彰、松下 宏、堀井 雄樹、松田 夕妃乃、家野 太輔、齋藤 正和、大山 由里子、金澤 寛明、若槻 明彦、鈴木 隆
    • Organizer
      第77回日本生化学会中部支部会例
    • Place of Presentation
      名古屋
  • [Presentation] 海馬神経興奮に伴うシアリダーゼの細胞内局在変化

    • Author(s)
      間々田 奨、南 彰、稲田 真里、高橋 忠伸、鈴木 隆
    • Organizer
      第77回日本生化学会中部支部会例
    • Place of Presentation
      名古屋
  • [Presentation] 免疫組織染色を利用したN-グリコリルノイラミン酸のラット脳内分布の解析

    • Author(s)
      松田 夕妃乃、南 彰、田口 理紗、中島 さや香、佐藤 ちひろ、北島 健、金澤 寛明、鈴木 隆
    • Organizer
      第77回日本生化学会中部支部会例
    • Place of Presentation
      名古屋
  • [Presentation] N-グリコリルノイラミン酸がシナプス伝達効率の長期増強に与える影響の解析

    • Author(s)
      田口 理紗、南 彰、堀井 雄樹、石橋 さやか、佐藤 ちひろ、北島 健、池田 潔、鈴木 隆
    • Organizer
      第77回日本生化学会中部支部会例
    • Place of Presentation
      名古屋
  • [Presentation] 新規シアリダーゼ活性染色用蛍光プローブの開発と評価

    • Author(s)
      堀井 雄樹, 南 彰, 大坪 忠宗, 家野 太輔, 池田 潔, 金澤 寛明, 清水 広介, 福元 北斗, 田口 理紗, 石橋 さやか, 高橋 忠伸, 奥 直人, 鈴木 隆
    • Organizer
      第77回日本生化学会中部支部会例
    • Place of Presentation
      名古屋
  • [Presentation] 新規シアリダーゼ活性検出プローブによる大腸癌検出

    • Author(s)
      南 彰, 大坪 忠宗, 家野 太輔, 池田 潔, 金澤 寛明, 清水 広介, 大端 考、横地 常広、堀井 雄樹, 福元 北斗, 田口 理紗, 石橋 さやか, 高橋 忠伸, 奥 直人, 鈴木 隆
    • Organizer
      第59回日本薬学会東海支部 総会・大会
    • Place of Presentation
      名古屋

URL: 

Published: 2014-07-24  

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