2017 Fiscal Year Annual Research Report
in vivo RNA Imaging Toward Mapping the Dynamics of Gene Expression in the Plastic Brain
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26702038
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
王 丹 京都大学, 高等研究院, 特定拠点准教授 (50615482)
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2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | RNA dynamics / motor cortex / virtual reality |
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| Outline of Annual Research Achievements |
遺伝子発現による神経機能調節は、脳の発達や学習・記憶形成などに必須なメカニズムである。これまでに、脳の記憶関与部位における神経活動に伴って急速に発現量が変化するmRNAやnoncoding RNAが数多く報告されてきた。しかし、従来のRNAライブイメージング法では、組織内の生細胞における目的RNAの可視化が困難であり、RNAが体内でどのように振る舞い、どのように神経機能調節を行うか明らかにできず、「RNA」と「記憶」の間には大きなギャップが存在する。本申請課題で「生きた」脳で「1細胞」でのRNAの振舞を観察することを目指し、「学習」と「ゲノム」の相互作用による長期記憶や脳の可塑性における分子作動機構の解明にチャレンジした。
初年度はシステムの整備からスタートし、プローブの導入や認識特異性の評価、蛍光ーRNAコピー数の定量評価などのステップにおいて、模索して様々な実験条件を検討してきた。最終年度ではここまで築いた技術の進展を活用し、2光子蛍光顕微鏡を用いたイメージングでローラーの上でバーチャルリアリティ画面を見ながら運動するマウスの大脳運動野におけるRNA発現変化のイメージングに成功した。この観察にはマウスの脳部を固定し、事前に化学修飾された合成RNA蛍光プローブを導入してある。さらに、イメージング研究から明らかになったRNA化学修飾の重要性に気づかされ、技術改良のヒントとなるベージックなRNA化学修飾のメカニズムを検討した。
その結果現在行動学習中のマウス大脳運動野における複数の神経細胞層におけるRNAの蛍光観察に成功し、今後定量解析を進める展開まできた。体外で培養したマウスやヒトの神経細胞におけるRNA輸送顆粒を観察した論文はFron. Mol. Biosci (2017)に掲載された。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Transport Granules Bound with Nuclear Cap Binding Protein and Exon Junction Complex Are Associated with Microtubules and Spatially Separated from eIF4E Granules and P Bodies in Human Neuronal Processes2017
Author(s)
Wang DO, Ninomiya K, Mori C, Koyama A, Haan M, Kitabatake M, Hagiwara M, Chida K, Takahashi SI,Ohno M, Kataoka N
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Journal Title
frontiers in Molecular Biosciences
Volume: 4
Pages: 1-12
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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