Molecular mechanisms of intra-neuronal competition for neurite remodeling
Publicly Offered Research
| Project Area | Inducing lifelong plasticity (iPlasticity) by brain rejuvenation: elucidation and manipulation of critical period mechanisms |
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| Project/Area Number |
21H05696
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (III)
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
今井 猛 九州大学, 医学研究院, 教授 (70509851)
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| Project Period (FY) |
2021-09-10 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
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| Keywords | シナプス刈り込み / 僧帽細胞 / シナプス競合 / 神経発生 / 神経発達 / リモデリング / 樹状突起刈り込み |
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| Outline of Research at the Start |
神経突起リモデリングには、ニューロン間競合によって生じるものと、ニューロン内競合に基づくものとがあると考えられているが、いずれも競合の実体は不明である。本研究では、ニューロン内競合によって特定の神経突起のみが強化され、他の突起が刈り込まれる機構について、嗅球僧帽細胞をモデルとして明らかにする。具体的には、神経活動によって神経突起の強化や刈り込みを制御するRhoファミリーGTPaseに着目し、ニューロン内競合の実体を明らかにするとともに、神経突起の「勝者」と「敗者」を決めるパラメータを同定する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
機能的な神経回路はガイダンス分子に基づくおおまかな回路形成と、神経活動に依存したリモデリングの2段階で形作られる。回路形成は主として胎児期に生じるが、リモデリングは生後初期の臨界期に生じる。ガイダンス分子に基づいて正しい回路が作られる仕組みについては多くのことが明らかになった一方、リモデリング過程においてどのように特定の神経突起のみが強化され、それ以外の突起が刈り込まれるのかはまだよく分かっていない。神経突起リモデリングには、ニューロン間競合によって生じるものと、ニューロン内競合に基づくものとがあると考えられているが、いずれも競合の実体は不明である。本研究では、ニューロン内競合によって特定の神経突起のみが強化され、他の突起が刈り込まれる機構について、嗅球僧帽細胞をモデルとして検討した。
これまでに、樹上突起刈り込みにはNMDA受容体が必須であること、Rac1とRhoAがそれぞれ樹状突起強化・刈り込みの実行部隊であること、神経活動がこれらの活性を制御することを見出している。特異的な神経突起リモデリングにはこれらの分子の時空間的な制御が関わっているものと考えられる。そこで、これらの細胞内動態を解析することで、神経活動に依存して同じニューロンの異なる神経突起が競合する仕組みの解明を行った。特に、RhoAのFRETセンサーを用い、嗅球スライスにおいて、TTX存在下、NMDA刺激に応じてどのような応答を示すのかについて詳しく解析を行った。その結果、強いGlutamate刺激が入った突起ではNMDAR依存的にRhoAの活性が抑制される一方、その他の突起ではRhoAの活性が上昇することが判明した。すなわちNMDAR依存的な局所的なRhoA抑制が「save-meシグナル」となる一方、脱分極依存的に、他の樹状突起が側方抑制を受け、その結果、単一の主樹状突起のみが安定化すると考えられる。
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| Research Progress Status |
令和4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 |
令和4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
(11 results)
