神経突起コンパートメント化によるスクラップ＆ビルド

• 研究領域: スクラップ＆ビルドによる脳機能の動的制御
• 研究課題/領域番号: 16H06456
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 榎本 和生 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (80300953)
• 研究分担者: 小澤 岳昌 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (40302806) ; 今井 猛 九州大学, 医学研究院, 教授 (70509851)
• 研究期間 (年度): 2016-06-30 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 241,800千円 (直接経費: 186,000千円、間接経費: 55,800千円); 2020年度: 45,240千円 (直接経費: 34,800千円、間接経費: 10,440千円); 2019年度: 45,760千円 (直接経費: 35,200千円、間接経費: 10,560千円); 2018年度: 45,240千円 (直接経費: 34,800千円、間接経費: 10,440千円); 2017年度: 45,110千円 (直接経費: 34,700千円、間接経費: 10,410千円); 2016年度: 60,450千円 (直接経費: 46,500千円、間接経費: 13,950千円)
• キーワード: 可塑性 / シナプス / 樹状突起 / ショウジョウバエ / 変態 / 変態期 / 回路リモデリング / 感覚ニューロン / 軸索 / 除去 / 再編 / 回路再編 / 刈り込み / マイクロRNA / 再生 / 受容領域 / 神経突起 / ニューロン / カルシウム / コンパートメント / 区画化 / カルシウムシグナル

研究成果の概要

本研究では、変態期におけるショウジョウバエ感覚ニューロンの回路リモデリングを解析モデルとして、シナプス、軸索、樹状突起など神経コンパートメントを、ニューロンが選択的に除去・再生する分子細胞メカニズムを明らかにすることが目的である。感覚ニューロンの軸索末端に位置するプレシナプスが、変態期の初期24時間に除去されることを新たに発見した。さらに、分子遺伝学的な網羅的スクリーニングを実施し、複数の候補因子を単離した。これらの候補因子の解析から、軸索末端の局所においてタンパク質分解システムが、シナプスの選択的な除去の制御に関わる可能性を見出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

脳神経回路の可塑性と頑強性は、神経細胞が自らの突起やシナプスの一部を選択的に除去もしくは付加できる能力に起因するが、その制御メカニズムについてはほとんど理解されていない。本研究を推進することにより、神経回路スクラップ＆ビルドを制御する新たな分子細胞基盤と作動原理を明らかにし、研究分野を牽引できる可能性が高い。また、神経回路スクラップ＆ビルド異常が自閉症など発達障害の一因であることが指摘されており、本研究を推進することにより、神経回路スクラップ＆ビルドを担う基本分子メカニズムを明らかにすることは、将来的に発達障害の予防や治療に貢献し得る基礎データやモデルシステムを提供できる可能性がある

研究成果

• [国際共同研究] ワシントン大学(米国)
• [国際共同研究] カリフォルニア大学/スクリプス研究所/ワシントン大学(米国)
• [雑誌論文] The circadian clock in the piriform cortex intrinsically tunes daily changes of odor-evoked neural activity (2023)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi Shunsuke、Shimizu Kimiko、Fukada Yoshitaka、Emoto Kazuo
  • 雑誌名: Communications Biology 巻: 6 号: 1 ページ: 332-332
  • DOI: 10.1038/s42003-023-04691-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The tyrosine capsid mutations on retrograde adeno-associated virus accelerates gene transduction efficiency (2022)
  • 著者名/発表者名: Nakahama Ryota、Saito Aika、Nobe Sensho、Togashi Kazuya、Suzuki Ikuo K.、Uematsu Akira、Emoto Kazuo
  • 雑誌名: Molecular Brain 巻: 15 号: 1 ページ: 70-70
  • DOI: 10.1186/s13041-022-00957-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Spatial and temporal diversity of DCLK1 isoforms in developing mouse brain (2021)
  • 著者名/発表者名: Bergoglio Emilia、Suzuki Ikuo K.、Togashi Kazuya、Tsuji Masato、Takeuchi Shunsuke、Koizumi Hiroyuki、Emoto Kazuo
  • 雑誌名: Neuroscience Research 巻: - ページ: 156-162
  • DOI: 10.1016/j.neures.2020.12.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Serum apolipoprotein A-I potentiates the therapeutic efficacy of lysocin E against Staphylococcus aureus (2021)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Hamamoto*, Suresh Panthee*, Atmika Paudel, Kenichi Ishii, Jyunichiro Yasukawa, Su Jie, Atsushi Miyashita, Hiroaki Itoh, Kotaro Tokumoto, Masayuki Inoue, Kazuhisa Sekimizu
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 12 号: 1 ページ: 6364-6364
  • DOI: 10.1038/s41467-021-26702-0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Prior activity of olfactory receptor neurons is required for proper sensory processing and behavior in Drosophila larvae. (2018)
  • 著者名/発表者名: Utashiro N, Williams CR, Parrish JZ, Emoto K.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 5 号: 1 ページ: 8580-8580
  • DOI: 10.1038/s41598-018-26825-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Neural circuitry that evokes escape behavior in response to nociceptive stimuli in Drosophila larvae. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshino J, Morikawa R, Hasegawa E, Emoto K
  • 雑誌名: Curr Biol 巻: 27 号: 16 ページ: 2499-2504
  • DOI: 10.1016/j.cub.2017.06.068
  • 査読あり
• [雑誌論文] DCLK1 phosphorylates the microtubule-associate protein MAP7D1 to promote axonal elongation in cortical neurons. (2017)
  • 著者名/発表者名: Koizumi H, Fujioka H, Togashi K, Thompson J, Yate J, Gleeson J and Emoto K
  • 雑誌名: Developmental Neurobiology 巻: 77 号: 4 ページ: 1-13
  • DOI: 10.1002/dneu.22428
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] Cellular and moleculars mechanims underlying species-specific control of developmental neurogenesis (2023)
  • 著者名/発表者名: Yuki Yamauchi, Ikuo Suzuki, Kazuo Emoto
  • 学会等名: 第16回神経発生討論会
• [学会発表] Human neural progenitors produce larger apical lumen in vitro comparing to Chimpanzee progenitors (2023)
  • 著者名/発表者名: Xuanhao Zhou, Ikuo Suzuki, Kazuo Emoto
  • 学会等名: 第16回神経発生討論会
• [学会発表] 心臓が行動を制御するメカニズムの解明に向けて (2023)
  • 著者名/発表者名: 陣駒大輔、植村友貴、辻眞人、榎本和生
  • 学会等名: 日本動物学会関東支部第75回大会
• [学会発表] 慢性ストレスによる末梢神経系のヒストン修飾変動と痛覚感受性の連関 (2023)
  • 著者名/発表者名: 山本侑輝、古澤孝太郎、榎本和生
  • 学会等名: 日本動物学会関東支部第75回大会
• [学会発表] Neural stem cell mechanism underlying species-specific control of neuronal number (2022)
  • 著者名/発表者名: Yuki Yamauchi, Ikuo Suzuki, Kazuo Emoto
  • 学会等名: 第55回 発生生物学会
• [学会発表] A Long-term Single Neural Stem Cell Tracking in in vitro Culture to Reveal Human-specific (2022)
  • 著者名/発表者名: Xuanhao Zhou, Ikuo Suzuki, Kazuo Emoto
  • 学会等名: 第55回 発生生物学会
• [学会発表] The tyrosine capsid mutations on retrograde adeno-associated virus enhance gene transduction efficiency (2022)
  • 著者名/発表者名: 中浜諒大、植松朗、榎本和生
  • 学会等名: NEURO2022
• [学会発表] Neuronal mechanisms underlying behavioral switching during nociceptive (2022)
  • 著者名/発表者名: Mami Dojo-Nakamizo, Kenichi Ishii, and Kazuo Emoto
  • 学会等名: NEURO2022
• [学会発表] Molecular control of developmental neuronal remodeling in Drosophila neurons (2022)
  • 著者名/発表者名: Kotaro Furusawa, Kenichi Ishii, Kazuo Emoto
  • 学会等名: NEURO2022
• [学会発表] ヒト固有遺伝子NOTCH2NLによるヒトらしい神経回路形成メカニズムの解明 (2022)
  • 著者名/発表者名: 石渡麗依那、鈴木郁夫、榎本和生
  • 学会等名: 第93回 日本動物学会
• [学会発表] A proto-oncogene homolog "nervy" mediates experience-dependent suppression of aggression (2022)
  • 著者名/発表者名: Kenichi Ishii, Matteo Cortese, Xubo Leng, Maxim N. Shokhirev, Kazuo Emoto, Kenta Asahina
  • 学会等名: 第15回 日本ショウジョウバエ研究会
• [学会発表] Protein degradation systems in functional remodeling of Drosophila nociceptive circuits (2021)
  • 著者名/発表者名: Kotaro Furusawa, Kenichi Ishii, Kazuo Emoto
  • 学会等名: 第44回日本神経科学大会
  • 招待講演
• [学会発表] Cellular and Molecular Mechanisms of Circadian Regulation in the Mouse Olfactory System (2021)
  • 著者名/発表者名: 竹内俊祐、清水貴美子、深田吉孝、榎本和生
  • 学会等名: 第44回日本神経科学大会
• [学会発表] Neural mechanisms that control the initiation and termination of fear (2021)
  • 著者名/発表者名: Haruka Kobayashi, Masato Tsuji, Kazuo Emoto
  • 学会等名: 第44回日本神経科学大会
• [学会発表] 種固有の脳サイズを決める組織間発生制御メカニズムの探索 (2021)
  • 著者名/発表者名: 山内優季、鈴木郁夫、榎本和生
  • 学会等名: 第44回日本神経科学大会
• [学会発表] Antidepressant-Responsive Anhedonia in Drosophila (2021)
  • 著者名/発表者名: Yuto Nishizuka, Masato Tsuji, Emoto Kazuo
  • 学会等名: 第44回日本神経科学大会
• [学会発表] In vivo calcium imaging in the ventral hippocampus during fear extinction (2021)
  • 著者名/発表者名: Aika Saito, Akira Uematsu, Kazuo Emoto
  • 学会等名: 第44回日本神経科学大会
• [学会発表] Neural mechanisms that control the initiation and termination of fear (2021)
  • 著者名/発表者名: Haruka Kobayashi, Masato Tsuji, Kazuo EmotＶ
  • 学会等名: 日本ショウジョウバエ学会
• [学会発表] 恐怖による逃避行動の持続時間を規定する神経メカニズムの解明 (2021)
  • 著者名/発表者名: 小林遥香、辻真人、榎本和生
  • 学会等名: 日本動物学会米子大会
• [学会発表] Antidepressant-Responsive Anhedonia in Drosophila (2021)
  • 著者名/発表者名: Yuto Nishizuka, Masato Tsuji, Emoto Kazuo
  • 学会等名: 日本動物学会米子大会
• [学会発表] 大脳皮質進化を駆動したヒト特異的重複遺伝子の網羅的探索 (2021)
  • 著者名/発表者名: 中野陽介、鈴木郁夫、榎本和生
  • 学会等名: 日本動物学会米子大会
• [学会発表] マウスにおける恐怖消去学習を制御する視床皮質投射 (2021)
  • 著者名/発表者名: 望月祐希、植松朗、榎本和生
  • 学会等名: 日本動物学会米子大会
• [学会発表] A long-term tracking of a single cortical progenitor in the nascent organoid culture (2021)
  • 著者名/発表者名: Xuanhao Zhou, Ikuo K. Suzuki, Kazuo Emoto
  • 学会等名: 第４４回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 発達初期における「細切れ睡眠」の制御メカニズムの解明 (2021)
  • 著者名/発表者名: 逸見知世、石井健一、榎本和生
  • 学会等名: 日本動物学会関東支部第74回大会
• [学会発表] ヒト固有遺伝子NOTCH2NLによるヒトらしい神経回路形成メカニズム (2021)
  • 著者名/発表者名: 石渡麗依那、鈴木郁夫、榎本和生
  • 学会等名: 日本動物学会関東支部第74回大会
• [学会発表] 全脳の自発活動パターンが、感覚応答を制御するメカニズムの解明 (2021)
  • 著者名/発表者名: 植村友貴、辻真人、榎本和生
  • 学会等名: 日本動物学会関東支部第74回大会
• [学会発表] ショウジョウバエ幼虫における痛覚応答の日内変動 (2021)
  • 著者名/発表者名: 本吉真菜、石井健一、榎本和生
  • 学会等名: 日本動物学会関東支部第74回大会
• [学会発表] Calcium control of neural development and remodeling (2018)
  • 著者名/発表者名: Kazuo Emoto
  • 学会等名: CSHA Neuroscience Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Calcium signaling in spatio-temporal regulation of neuronal development and remodeling (2017)
  • 著者名/発表者名: Kazuo Emoto
  • 学会等名: Annual Meeting of European Developmental Biology
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Calcium signaling in spatio-temporal regulation of neuronal development and remodeling (2017)
  • 著者名/発表者名: Kazuo Emoto
  • 学会等名: The 48th NIPS international Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Neuronal basis for emotion in invertebrates (2017)
  • 著者名/発表者名: Kazuo Emoto
  • 学会等名: Invited seminar series in Department of Biology at University of British Columbia
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] 遺伝子命名物語-名前に秘められた生物学のドラマ (中公新書ラクレ, 742) 中央公論新社 (2021)
  • 著者名/発表者名: 坪子理美、石井健一
  • 総ページ数: 320
  • 出版者: 中央公論新社
  • ISBN: 9784121507426
• [学会・シンポジウム開催] CSHA Neuroscience Meeting (2018)