大脳皮質における神経活動依存的な遺伝子発現による回路シフト制御
Publicly Offered Research
| Project Area | Mechanisms underlying the functional shift of brain neural circuitry for behavioral adaptation |
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| Project/Area Number |
15H01436
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Biological Sciences
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
山本 亘彦 大阪大学, 生命機能研究科, 教授 (00191429)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2016)
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| Budget Amount *help |
¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
Fiscal Year 2016: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2015: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
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| Keywords | 神経活動依存性 / 軸索分岐 / kit ligand / CREB / 1分子イメージング / 神経活動 / 大脳 / 遺伝子発現 / 発達 / 軸索 / 視床 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
神経活動依存的な神経回路形成のメカニズムを解明するために、大脳皮質における遺伝子発現に着目して、視床皮質投射の形成に関わる分子機構ならびにcAMP-response element binding protein (CREB) の核内動態の解明を目指した。
視床皮質投射に関しては、Kit Ligand (KL) が大脳皮質細胞で神経活動依存的に発現し、視床軸索分岐に作用することがin vitroの実験系で示唆されたので、その結果を受けて、in vivoにおいても同様の機構が働いているかを調べた。そのために、KLの受容体c-kit欠損マウスと野生型マウスにおいて、軸索トレーサーBDAを用いて外側膝状体から視覚野への投射を調べた。c-kitミュータントにおいても、野生型と同様に皮質4層において広範囲の枝分かれが見出されたが、終末においてより細かい分岐が増大することがわかった。このことから、KLは発達期大脳皮質で視床軸索分岐に対して抑制的に働くことが示唆された。
CREB動態については、1分子イメージング法により、皮質細胞の核内で特定の遺伝子座に一定時間結合することが判っていたが、光感受性タンパク質チャネルロドプシン2（ChR2）を光遺伝学的手法を用いて神経活動依存的な特質を調べた。その結果、CREBの滞在時間に顕著な変化は見られなかったが、秒オーダーで留まるCREBの輝点が高頻度に出現する核内の局所領域（ホットスポット）の数およびその点でのCREBの出現回数とが、刺激後に有意に増加することが判った。以上の結果から、神経活動によってCREB-CRE自体の結合特性は変化しないが、CREBは特定遺伝子座のCRE配列に対してより頻繁に結合することが示唆された。
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| Research Progress Status |
28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 |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(16 results)
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[Journal Article] Single-molecule imaging reveals dynamics of CREB transcription factor bound to its target sequence2015
Author(s)
Sugo, N., Morimatsu, M., Arai, Y., Kousoku, Y., Ohkuni, A., Nomura, T., Yanagida, T. & Yamamoto, N.
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Journal Title
Scientific Report
Volume: 5
Issue: 1
Pages: 10662-10662
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] Polβ deficiency increases DNA double-strand breaks in postnatal cortical neurons2015
Author(s)
Uyeda, A., Onishi, K., Sugo, N., Toyoda S., Hiyayama, T., Yagi, T. & Yamamoto, N.
Organizer
第38回日本分子生物学会
Place of Presentation
神戸
Year and Date
2015-12-01
Related Report
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[Presentation] DNA polymerase β activity in neural progenitors is required for postmitotic neuronal survival in the developing cortex2015
Author(s)
Onishi, k., Sugo, N., Toyoda, S., Hirayama, T., Yagi, T. & Yamamoto, N.
Organizer
Society for Neuroscience
Place of Presentation
Chicago, USA
Year and Date
2015-10-17
Related Report
Int'l Joint Research
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