PSDとスパインの構造・機能連関

• Project/Area Number: 20019013
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 岡部 繁男 The University of Tokyo, 大学院・医学系研究科, 教授 (60204012)
• Project Period (FY): 2008 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥12,000,000 (Direct Cost: ¥12,000,000); Fiscal Year 2009: ¥6,000,000 (Direct Cost: ¥6,000,000); Fiscal Year 2008: ¥6,000,000 (Direct Cost: ¥6,000,000)
• Keywords: シナプス後肥厚部 / スパイン / in vivo imaging / 大脳皮質 / 生後発達

Research Abstract

興奮性シナプスはシナプス後部側の細胞質構造として、樹状突起スパインとシナプス後肥厚部(PSD)を持つ。この二つの構造は興奮性シナプスの機能発現において重要である。生体内でのシナプス発達過程においてスパインとPSDがどのように形成され、また両者の形成過程にどのような関連があるのか、その詳細は明らかになっていない。本研究ではフィロポディアの形成、スパインの発達とPSDの動態を同時に個体内で観察することを目的とした。
まず子宮内電気穿孔法を利用して蛍光蛋白質標識されたPSD分子を大脳皮質錐体細胞に発現させる系について検討し、PSD-95に比較して単一PSDからの蛍光シグナルが強いGFP-Homerlcをin vivo観察用の蛍光プローブとして選択した。GFP-Homer1cは培養細胞での分布と同様に細胞体と樹状突起に局在しクラスターを形成した。さらに成熟したマウス個体の大脳皮質ではGFP-Homer1cはスパインの頭部に局在した。以上の分布様式から、GFP-Homer1cはPSDの存在部位を示す蛍光プローブとして利用できることを確認した。次にGFP-Homer1c分子の大脳皮質錐体細胞の発達過程における変化を解析する目的で、GFP-Homer1c分子とDsRed分子を大脳皮質で発現させた幼弱なマウス(生後1-2週間)を対象として、両者の蛍光の同時励起を二光子顕微鏡により行った。大脳皮質浅層の6時間程度のタイムラプス画像を取得し、樹状突起から形成されるフィロポディア・スパイン構造を同定し、このような新規のフィロポディア・スパインにほぼ同時にGFP-Homer1c分子が集積することを確認した。PSDの集積のダイナミクスに関する結果は、我々が以前分散培養系で観察したスパインシナプス形成の時系列データに一致するものであり、個体レベルでもフィロポディアの樹状突起からの伸長が興奮性シナプス形成の初期段階であることが示された。

Research Products

• [Journal Article] Critical involvement of Rho GTPase activity in the efficient transplantation of neural stem cells into the injured spinal cord (2009)
  • Author(s): Numano, F., Inoue, A., Enomoto, M., Shinomiya, K., Okawa, A., S.Okabe
  • Journal Title: Molecular Brain 2 Pages: 37-37
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Generation of cortactin floxed mice and cellular analysis of motility in fibroblasts (2009)
  • Author(s): Tanaka, S., Kunii, M., Harada, A., S.Okabe
  • Journal Title: Genesis 47 Pages: 638-646
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Kinase-dead knock-in mouse reveals an essential role of CaMKIIα kinase activity in dendritic spine enlargement, LTP and learning (2009)
  • Author(s): Yamagata, Y., Kobayashi, S., Umeda, T., Inoue, A., Sakagami, H., Fukaya, M., Watanabe, M., Hatanaka, N., Totsuka, M., Yagi, T., Obata, K, Imoto, K., Yanagawa, Y., Manabe, T., S.Okabe
  • Journal Title: Journal of Neuroscience 29 Pages: 7607-7618
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] IQ decline and memory impairment in Japanese patients with chronic schizophrenia (2008)
  • Author(s): Hori, H., Noguchi H., Hashimoto R., Okabe S., Saitoh O., and H. Kunugi.
  • Journal Title: Psychiatry Research 158 Pages: 251-255
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Co-localization of a novel transcriptional repressor simiRP58 with RP58 (2008)
  • Author(s): Takahashi, A., Hirai, S., Ohtaka-Maruyama, C., Miwa, A., Hata, Y., Okabe, S. and H. Okado
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications 368 Pages: 637-642
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Regulation of dendritic spine morphology by an NMDA receptor-associated Rho GTPase-activating protein, P250gap (2008)
  • Author(s): Nakazawa, T., Kuriu, T., Tezuka, T Umemori, H., Okabe, S., and Yamamoto, T.
  • Journal Title: Journal of Neurochemistry 105 Pages: 1384-1393
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Schizotypal traits in healthy women predict prefrontal activation patterns during a verbal fluency task : A near-infrared spectroscopy study (2008)
  • Author(s): Hori, H., Nagamine, M., Soshi, T., Okabe, S., Kim, Y and H. Kunugi
  • Journal Title: Neuropsychobiology 57 Pages: 61-69
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Personality in schizophrenia assessed with the Temperament and Character Inventory(TCI) (2008)
  • Author(s): Hori, H., Noguchi, H., Hashimoto, R., Nakabayashi, T., Saitoh, O., Murray, R. M., Okabe, S., and H. Kunugi
  • Journal Title: Psychiatry Research 160 Pages: 175-183
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Reeiprocal interaction with G-actin and tropomyosin is essential for aquaporin-2 trafficking (2008)
  • Author(s): Noda, Y., Horikawa, S, Kanda, E., Yamashita, M., Meng, H., Eto, K., Kuwahara, M., Hirai, K., Pack, C., Kinio. M., Okabe S., and S. Sasaki
  • Journal Title: Journal of Cell Biology 182 Pages: 587-601
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 細胞骨格結合蛋白ACF7の機能解析 (2010)
  • Author(s): 柏木有太郎、岡部繁男
  • Organizer: 第115回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: 岩手県盛岡市 岩手県民会館
  • Year and Date: 2010-03-30
• [Presentation] 微小管結合蛋白 doublecortin-like kinase1の樹状突起での機能解析 (2010)
  • Author(s): 申義庚、栗生俊彦、岡部繁男
  • Organizer: 第115回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: 岩手県盛岡市 岩手県民会館
  • Year and Date: 2010-03-30
• [Presentation] LPSを用いた末梢免疫系活性化によるミクログリアの形態変化とスパインの変化 (2010)
  • Author(s): 根東覚、岡部繁男
  • Organizer: 第115回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: 岩手県盛岡市 岩手県民会館
  • Year and Date: 2010-03-30
• [Presentation] スライス培養によるミクログリアと神経細胞のイメージング (2010)
  • Author(s): 林亜矢子、根東覚、岡部繁男
  • Organizer: 第115回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: 岩手県盛岡市 岩手県民会館
  • Year and Date: 2010-03-30
• [Presentation] アクチン結合タンパク質コルタクチンのノックアウトマウス作成と解析 (2010)
  • Author(s): 田中慎二、原田彰宏、岡部繁男
  • Organizer: 第115回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: 岩手県盛岡市 岩手県民会館
  • Year and Date: 2010-03-30
• [Presentation] 二光子励起顕微鏡を用いた in vivo 脳観察における観察野作成法の比較 (2010)
  • Author(s): 一色真明、根東覚、岡部繁男
  • Organizer: 第115回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: 岩手県盛岡市 岩手県民会館
  • Year and Date: 2010-03-29
• [Presentation] シナプスイメージングによる神経回路形成・機能発現機構の解明 (2010)
  • Author(s): 岡部繁男
  • Organizer: 第115回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: 岩手県盛岡市 岩手県民会館
  • Year and Date: 2010-03-28
• [Presentation] GFPを用いた一分子の計測 (2009)
  • Author(s): 岡部繁男
  • Organizer: 第82回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 兵庫県神戸市 神戸ポートアイランド
  • Year and Date: 2009-10-21
• [Presentation] Ca2+/カルモジュリン依存性プロテインキナーゼIIα活性は海馬シナプス可塑性の構造学的・機能学的・行動学的発現に不可欠 (2009)
  • Author(s): 山肩葉子、小林静香、梅田達也、井上明宏、阪上洋行、深谷昌弘、渡辺雅彦、畑中伸彦、戸塚昌子、八木健、小幡邦彦、井本敬二、柳川右千夫、真鍋俊也、岡部繁男
  • Organizer: 第32回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 愛知県名古屋市 名古屋国際会議場
  • Year and Date: 2009-09-17
• [Presentation] 遺伝子改変マウスによるコルタクチンの神経細胞内機能の解析 (2009)
  • Author(s): 田中慎二、原田彰宏、岡部繁男
  • Organizer: 第32回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 愛知県名古屋市 名古屋国際会議場
  • Year and Date: 2009-09-16
• [Presentation] 微小管結合タンパク、doublecortin-like kinase1の樹状突起での機能的分析 (2009)
  • Author(s): 申義庚、岡部繁男
  • Organizer: 第32回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 愛知県名古屋市 名古屋国際会議場
  • Year and Date: 2009-09-16
• [Presentation] 二光子励起法によるイメージング (2009)
  • Author(s): 岡部繁男
  • Organizer: 第18回 MPC浜松 顕微鏡イメージング講習会
  • Place of Presentation: 静岡県浜松市 浜松医科大学
  • Year and Date: 2009-08-24
• [Presentation] 二光子顕微鏡による個体レベルでの脳イメージング (2009)
  • Author(s): 岡部繁男
  • Organizer: 第34回組織細胞化学講習会
  • Place of Presentation: 徳島県徳島市 徳島大学
  • Year and Date: 2009-07-30
• [Presentation] シナプス・グリア相互作用 (2009)
  • Author(s): 岡部繁男
  • Organizer: 第24回神経組織の成長・再生・移植研究会
  • Place of Presentation: 群馬県渋川市 ホテル天坊
  • Year and Date: 2009-06-21
• [Presentation] In vivo においてリポポリ多糖により誘発した免疫応答下でのグリアの形態とスパイン動態の同時変化 (2009)
  • Author(s): 根東覚、岡部繁男
  • Organizer: 第61回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: 愛知県名古屋市 名古屋国際会議場
  • Year and Date: 2009-06-04
• [Presentation] コルタクチン floxed マウスによるF-アクチン関連構造と細胞移動の解析 (2009)
  • Author(s): 田中慎二、國井政孝、原田彰宏、岡部繁男
  • Organizer: 第61回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: 愛知県名古屋市 名古屋国際会議場
  • Year and Date: 2009-06-03
• [Presentation] シナプスにおけるNMDA受容体の動的平衡とリクルート機構:1分子と多分子法による研究 (2009)
  • Author(s): 中田千枝子、土方博子、吉田広人、根本悠宇里、吉田広人、岡部繁男、楠見明弘
  • Organizer: 第61回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: 愛知県名古屋市 名古屋国際会議場
  • Year and Date: 2009-06-02
• [Presentation] Molecular mechanism of synapse fbrmation in the cortex (2008)
  • Author(s): 岡部繁男
  • Organizer: 第31回日本分子生物学会年会・第81回日本生化学会大会合同大会
  • Place of Presentation: 兵庫県神戸市神戸ポートアイランド
  • Year and Date: 2008-12-10
• [Presentation] 光学顕微鏡によるシナプス動態の解析 (2008)
  • Author(s): 岡部繁男
  • Organizer: 日本顕微鏡学会第52回シンポジウム「顕微鏡の最先端科学への貢献」
  • Place of Presentation: 千葉県千葉市千葉大学西千葉キャンパス
  • Year and Date: 2008-10-18
• [Presentation] 二光子顕微鏡による生体・組織イメージング (2008)
  • Author(s): 岡部繁男
  • Organizer: 第17回浜松医科大学メディカルホトニクス・コース
  • Place of Presentation: 静岡県浜松市浜松医科大学
  • Year and Date: 2008-07-29
• [Presentation] 出生後の脳発達においてRcc1の果たす核一細胞質間物質輸送の機能 (2008)
  • Author(s): 西井清雅、西本毅治、橋爪華奈子、熊井まどか、宮野有美、柴田洋三郎、岡部繁男
  • Organizer: 第31回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 東京都千代田区東京国際フォーラム
  • Year and Date: 2008-07-11
• [Presentation] 断片化Cre recombinase会合に対する二量体結合因子の促進効果と神経細胞への応用に関する研究 (2008)
  • Author(s): 丸尾知彦、海老原達彦、佐藤映美、根東覚、岡部繁男
  • Organizer: 第31回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 東京都千代田区東京国際フォーラム
  • Year and Date: 2008-07-11
• [Presentation] 遺伝子改変マウスによるコルタクチンの神経細胞内機能解析 (2008)
  • Author(s): 田中慎二、佐藤隆史、原田彰宏、岡部繁男
  • Organizer: 第31回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 東京都千代田区東京国際フォーラム
  • Year and Date: 2008-07-10
• [Presentation] 活動性操作時の神経細胞移動のイメージング (2008)
  • Author(s): 水口泰介、根東覚、岡部繁男
  • Organizer: 第31回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 東京都千代田区東京国際フォーラム
  • Year and Date: 2008-07-10
• [Presentation] NMDA受容体に会合するp250GAPによるRhoAシグナリングの制御 (2008)
  • Author(s): 中澤敬信、栗生俊彦、岡部繁男、山本雅
  • Organizer: 第31回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 東京都千代田区東京国際フォーラム
  • Year and Date: 2008-07-09
• [Presentation] 統合失調症型人格傾向と語流暢課題遂行中の前頭前野賦活パターン : NIRSによる検討 (2008)
  • Author(s): 堀弘明、永岑光恵、曽雌崇弘、岡部繁男、寺田純雄、金吉晴、功刀浩
  • Organizer: 第31回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 東京都千代田区東京国際フォーラム
  • Year and Date: 2008-07-09
• [Presentation] 発生期皮質における樹状突起とシナプスのリモデリング (2008)
  • Author(s): 岡部繁男
  • Organizer: 第31回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 東京都千代田区東京国際フォーラム
  • Year and Date: 2008-07-09
• [Presentation] Organization and dynamics of postsynaptic molecules (2008)
  • Author(s): 岡部繁男
  • Organizer: 5th APICA Meeting
  • Place of Presentation: Teheran, Iran
  • Year and Date: 2008-05-17
• [Presentation] Imaging glia-synapse interactions (2008)
  • Author(s): 岡部繁男
  • Organizer: NIPS-JST International Workshop-From photon to mind-Advanced Nonlinear Imaging & Fluorescence-based Biosensors
  • Place of Presentation: 愛知県岡崎市岡崎コンファレンスセンター
  • Year and Date: 2008-04-18
• [Presentation] Imaging glia-synapse interactions (2008)
  • Author(s): 岡部繁男
  • Organizer: Experimental Biology 2008(Annual Meeting of Professional Research Scientists)
  • Place of Presentation: San Diego, USA
  • Year and Date: 2008-04-06
• [Remarks]
  • URL: http://synapse.m.u-tokyo.ac.jp/
• [Remarks]
  • URL: http://synapse.m.u-tokyo.ac.jp/