シナプスの要・不要を規定するスクラップ＆ビルド分子機構

• 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: 16H06457
• 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: 東京工業大学
• 研究代表者: 鈴木 崇之 東京工業大学, 生命理工学院, 准教授 (60612760)
• 研究期間 (年度): 2016-06-30 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 79,430千円 (直接経費: 61,100千円、間接経費: 18,330千円); 2020年度: 14,560千円 (直接経費: 11,200千円、間接経費: 3,360千円); 2019年度: 14,560千円 (直接経費: 11,200千円、間接経費: 3,360千円); 2018年度: 14,560千円 (直接経費: 11,200千円、間接経費: 3,360千円); 2017年度: 14,560千円 (直接経費: 11,200千円、間接経費: 3,360千円); 2016年度: 21,190千円 (直接経費: 16,300千円、間接経費: 4,890千円)
• キーワード: ショウジョウバエ / 神経細胞 / 視神経系 / シナプス可塑性 / 軸索投射 / 成長円錐 / フィロポーディア / WNTシグナル / 視覚神経系 / 神経活動依存的 / 定数制御 / 神経科学 / 脳・神経 / 発生・分化 / 遺伝学 / 脳神経疾患 / 神経生物学 / 前シナプス活性帯 / 膜タンパク質 / 神経活性依存的 / 分子生物学 / 細胞生物学

研究成果の概要

脳神経回路は、発生段階では軸索伸長の途中の過程で、成長円錐のフィロポーディア（糸状仮足）のスクラップ＆ビルドを繰り返し標的細胞に到達し神経回路を形成する。さらに成熟した後も、シナプス・レベルにおいてスクラップ＆ビルドを繰り返し、神経回路を機能的に改編することによって、周りの環境に適応し、高度な行動レベルを維持していく。本研究では、ショウジョウバエ視神経系の発生期におけるフィロポーディアの再編および成熟期の感覚入力依存的なシナプス再編をモデルとして、フィロポーディアとシナプスの要・不要を規定するスクラップ＆ビルド・シグナルを網羅的に同定し、その制御基盤を明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

古くから神経が外界からの入力変化によってその受容の仕方が変化するということは、シナプス長期増強などを含めてよく研究されてきた。我々は、シナプスの経験依存的な変化には神経細胞間のコミュニケーションが重要な役割を担っているが、そのタンパク質をいくつか同定し、その作用機序を明らかにした。病理学的な側面として、このような成熟した後の神経回路におけるシナプス・スクラップ＆ビルドの不全が神経変性疾患などを引き起こす可能性が指摘されており、そのような病気の原因を明らかにするのに役に立つ可能性がある。

研究成果

• [雑誌論文] Analyzing Synaptic Modulation of Drosophila melanogaster Photoreceptors after Exposure to Prolonged Light. (2017)
  • 著者名/発表者名: Sugie A, Möhl C, Hakeda-Suzuki S, Matsui H, Suzuki T, Tavosanis G.
  • 雑誌名: Journal of Visual Experiments 巻: - 号: 120
  • DOI: 10.3791/55176
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] The genes required for synaptic plasticity in the Drosophila visual system. (2016)
  • 著者名/発表者名: １８）Araki T., Kawamura H., Shimozono M., Sugie A., Hakeda-Suzuki S. and Suzuki, T.
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会（MBSJ2016）
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2016-11-30
• [学会発表] The source of Wg that is secreted in activity-dependent synaptic plasticity. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kawamura, H., Hakeda-Suzuki, S., Suzuki, T
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会（MBSJ2016）
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2016-11-30
• [学会発表] Disruption of synaptic structure induced by ALS causing gene TDP-43 in Drosophila visual system. (2016)
  • 著者名/発表者名: ２１）Ohmae K, Takahashi F, Suzuki E, Hakeda-Suzuki S, Suzuki T.
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会（MBSJ2016）
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2016-11-30
• [学会発表] The genes required for synaptic plasticity in the Drosophila visual system. (2016)
  • 著者名/発表者名: Araki T., Kawamura H., Shimozono M., Sugie A., Hakeda-Suzuki S. and Suzuki, T.
  • 学会等名: 第12回日本ショウジョウバエ研究会 (JDRC12)
  • 発表場所: 立教大学
  • 年月日: 2016-09-09
• [学会発表] Elucidating molecular mechanism of synaptic plasticity in living fruit fly using membrane potential proteins. (2016)
  • 著者名/発表者名: Jovic D, Suzuki T, Kawamura H, Sugie A, Suzuki T.
  • 学会等名: 第12回日本ショウジョウバエ研究会 (JDRC12),
  • 発表場所: 立教大学
  • 年月日: 2016-09-09
• [学会発表] The source of Wg that is secreted in activity-dependent synaptic plasticity. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kawamura, H., Hakeda-Suzuki, S., Suzuki, T.
  • 学会等名: 第12回日本ショウジョウバエ研究会 (JDRC12),
  • 発表場所: 立教大学
  • 年月日: 2016-09-09
• [学会発表] Alteration in synaptic connection patterns in-vivo for different natural stimulations. (2016)
  • 著者名/発表者名: Sathiyananthavel M, Suzuki T.
  • 学会等名: 第12回日本ショウジョウバエ研究会 (JDRC12),
  • 発表場所: 立教大学
  • 年月日: 2016-09-09
• [学会発表] Elucidation of the Molecular Mechanisms that Trigger Activity-dependent Reorganization of Presynaptic Active Zones in Fly Photoreceptors. (2016)
  • 著者名/発表者名: Sugie A, Hakeda-Suzuki S, Suzuki E, Silies M, Shimozono M, Moehl C, Suzuki T*, and Tavosanis G*
  • 学会等名: NeuroFly2016
  • 発表場所: Crete Island, Greece
  • 年月日: 2016-09-02
  • 国際学会
• [学会発表] The genes required for synaptic plasticity in the Drosophila visual system. (2016)
  • 著者名/発表者名: Araki, T., Shimozono, M., Sugie, A., Hakeda-Suzuki, S., and Suzuki, T.
  • 学会等名: NeuroFly2016
  • 発表場所: Crete Island, Greece
  • 年月日: 2016-09-02
  • 国際学会
• [学会発表] The source of Wg that is secreted in activity-dependent synaptic plasticity. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kawamura, H., Hakeda-Suzuki, S., Suzuki, T.
  • 学会等名: NeuroFly2016
  • 発表場所: Crete Island, Greece
  • 年月日: 2016-09-02
  • 国際学会
• [学会発表] The genes required for synaptic plasticity in the Drosophila visual system. (2016)
  • 著者名/発表者名: Araki T., Kawamura H., Shimozono M., Sugie A., Hakeda-Suzuki S. and Suzuki, T.
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2016-07-20