発達期と成熟後のスクラップ&ビルドによる小脳神経回路の動的制御

• 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: 16H06461
• 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: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 柚崎 通介 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 教授 (40365226)
• 研究分担者: 溝口 明 三重大学, 医学系研究科, 産学官連携講座教授 (90181916)
• 研究期間 (年度): 2016-06-30 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 中途終了 (2020年度)
• 配分額: 98,930千円 (直接経費: 76,100千円、間接経費: 22,830千円); 2020年度: 19,240千円 (直接経費: 14,800千円、間接経費: 4,440千円); 2019年度: 19,240千円 (直接経費: 14,800千円、間接経費: 4,440千円); 2018年度: 19,240千円 (直接経費: 14,800千円、間接経費: 4,440千円); 2017年度: 19,240千円 (直接経費: 14,800千円、間接経費: 4,440千円); 2016年度: 21,970千円 (直接経費: 16,900千円、間接経費: 5,070千円)
• キーワード: 神経科学 / 小脳 / シナプス / 樹状突起 / 発生・分化

研究実績の概要

小脳神経回路においては、発達期から成熟後にかけてさまざまな破壊を伴う創造現象（スクラップ＆ビルド）が観察される。まず、幼若プルキンエ細胞の複数の樹状突起は、生後8日目までに1本のみが選択的に強化されて残りは刈り込まれる。これまでに2光子顕微鏡を用いてin vivo小脳において樹状突起の選択的強化と除去を担う分子基盤の解明を進めた。プルキンエ細胞に発現するNMDA受容体の機能はこれまで謎であったが、細胞内Ca上昇とCaMKII活性化を介して、複数の樹状突起を1本化させることが判明した。また生後8日目以降になり、プルキンエ細胞に入力する複数の登上線維が刈り込まれて、1本の登上線維が選択的に強化される。この過程には登上線維が分泌するC1qL1とその受容体であるBai3が必須であることは知られていたが、成熟後にC1qL1-Bai3シグナリングが果たす役割は不明であった。これまでに成熟後にBai3が過剰活性化されると再び複数の登上線維がプルキンエ細胞を支配することを発見した。このような現象は、他の動物種や脳領域においてもさまざまな発達時期において起きることが知られている。これらの他の類似現象との比較を通して、「創造と破壊」が一体どのように連動するのか、発達期と成熟期でどのような原理が連続/非連続的に用いられるのか、といった問いに答えることによってスクラップ＆ビルド現象の基本原理の解明を目指した。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Visualization of AMPA receptors in living human brain with positron emission tomography. (2020)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki T, Nakajima W, Hatano M, Shibata Y, Kuroki Y, Arisawa T, Mimura M, Yuzaki M, Kato H, Higuchi M, Uchida H, Takahashi T.
  • 雑誌名: Nature Medicine 巻: 26 号: 2 ページ: 281-288
  • DOI: 10.1038/s41591-019-0723-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Optimizing Nervous System-Specific Gene Targeting with Cre Driver Lines: Prevalence of Germline Recombination and Influencing Factors (2020)
  • 著者名/発表者名: Luo, L.、19名略、Sinclair, J. L.、Stogsdill, J. A.、Traunmuller, L.、Wang, J.、Wortel, J.、 You, W.、 Abumaria, N.、 Beier, K. T.、 Brose, N.、 Burgess, H. A.、 Cepko, C. L.、 Cloutier, J. F.、 Eroglu, C.、 Goebbels, S.、 Kaeser, P. S.、 Kay, J. N.、 Lu, W.、 Luo, L.、 Mandai, K.、15名略、Kawabe, H.、 Craig, A. M.
  • 雑誌名: Neuron 巻: 106 号: 1 ページ: 37-65
  • DOI: 10.1016/j.neuron.2020.01.008
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] In vivo two-photon imaging of anesthesia-specific alterations in microglial surveillance and photodamage-directed motility in mouse cortex (2019)
  • 著者名/発表者名: Weilun Sun, Kunimichi Suzuki, Dmytro Toptunov, Stoyan Stoyanov, Michisuke Yuzaki, Leonard Khiroug and Alexander Dityatev
  • 雑誌名: Frontier Neuroscience 巻: - ページ: 421-421
  • DOI: 10.3389/fnins.2019.00421
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Activity-dependent secretion of synaptic organizer Cbln1 from lysosomes in granule cell axons (2019)
  • 著者名/発表者名: Ibata K, Kono M, Narumi S, Motohashi J, Kakegawa W, Kohda K, Yuzaki M.
  • 雑誌名: Neuron 巻: 102 号: 6 ページ: 1184-1198
  • DOI: 10.1016/j.neuron.2019.03.044
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Mice lacking EFA6C/Psd2, a guanine nucleotide exchange factor for Arf6, exhibit lower Purkinje cell synaptic density but normal cerebellar motor functions. (2019)
  • 著者名/発表者名: Saegusa S, Fukaya M, Kakegawa W, Tanaka M, Katsumata O, Sugawara T, Hara Y, Itakura M, Okubo T, Sato T, Yuzaki M, Sakagami H
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 14 号: 5 ページ: e0216960-e0216960
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0216960
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Hyaluronan synthesis supports glutamate transporter activity (2019)
  • 著者名/発表者名: Hayashi MK, Nishioka T, Shimizu H, Takahashi K, Kakegawa W, Mikami T, Hirayama Y, Koizumi S, Yoshida S, Yuzaki M, Tammi M, Sekino Y, Kaibuchi K, Shigemoto-Mogami Y, Yasui M, Sato K.
  • 雑誌名: Journal of Neurochemistry 巻: 150 号: 3 ページ: 249-263
  • DOI: 10.1111/jnc.14791
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Activity-dependent secretion of synaptic organizer Cbln1 from lysosomes in granule cell axons. (2019)
  • 著者名/発表者名: Ibata K, Kono M, Narumi S, Motohashi J, Kohda K, Yuzaki M.
  • 雑誌名: Neuron 巻: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optogenetic Control of Synaptic AMPA Receptor Endocytosis Reveals Roles of LTD in Motor Learning (2018)
  • 著者名/発表者名: Kakegawa Wataru、Katoh Akira、Narumi Sakae、Miura Eriko、Motohashi Junko、Takahashi Akiyo、Kohda Kazuhisa、Fukazawa Yugo、Yuzaki Michisuke、Matsuda Shinji
  • 雑誌名: Neuron 巻: 99 号: 5 ページ: 985-998
  • DOI: 10.1016/j.neuron.2018.07.034
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Caveolin-1 Promotes Early Neuronal Maturation via Caveolae-Independent Trafficking of N-Cadherin and L1. (2018)
  • 著者名/発表者名: Shikanai M, Nishimura YV, Sakurai M, Nabeshima YI, Yuzaki M, Kawauchi T.
  • 雑誌名: iScience 巻: 7 ページ: 53-67
  • DOI: 10.1016/j.isci.2018.08.014
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cote JF. Spatiotemporal regulation of the GPCR activity of BAI3 by C1qL4 and Stabilin-2 controls myoblast fusion. (2018)
  • 著者名/発表者名: Hamoud N, Tran V, Aimi T, Kakegawa W, Lahaie S, Thibault MP, Pelletier A, Wong GW, Kim IS, Kania A, Yuzaki M, Bouvier M,
  • 雑誌名: Nat Commun 巻: 9 号: 1
  • DOI: 10.1038/s41467-018-06897-5
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Glutamate transporter GLAST controls synaptic wrapping by Bergmann glia and ensures proper wiring of Purkinje cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki T, Yamasaki M, Hashimoto K, Kohda K, Yuzaki M, Shimamoto K, Tanaka K, Kano M, Watanabe M.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A. 巻: 114 号: 28 ページ: 7438
  • DOI: 10.1073/pnas.1617330114
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Chemical labelling for visualizing native AMPA receptors in live neurons. (2017)
  • 著者名/発表者名: Wakayama, S., Kiyonaka, S., Arai, I., Kakegawa, W., Matsuda, S., Ibata, K., Nemoto, Y.L., Kusumi, A., Yuzaki, M., Hamachi, I.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 8 号: 1 ページ: 14850-14850
  • DOI: 10.1038/ncomms14850
  • NAID: 120006600363
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Functional interactions between transient receptor potential M8 and transient receptor potential V1 in the trigeminal system: Relevance to migraine pathophysiology (2017)
  • 著者名/発表者名: Kayama Y, Shibata M, Takizawa T, Ibata K, Shimizu T, Ebine T, Toriumi H, Yuzaki M, Suzuki N.
  • 雑誌名: Cephalalgia 巻: 38(5) 号: 5 ページ: 833-845
  • DOI: 10.1177/0333102417712719
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Neural differentiation of human embryonic stem cells induced by the transgene-mediated overexpression of single transcription factors (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsushita Misako、Nakatake Yuhki、Arai Itaru、Ibata Keiji、Kohda Kazuhisa、Goparaju Sravan K.、Murakami Miyako、Sakota Miki、Chikazawa-Nohtomi Nana、Ko Shigeru B.H.、Kanai Takanori、Yuzaki Michisuke、Ko Minoru S.H.
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 490 号: 2 ページ: 296-301
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2017.06.039
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Dendritic Homeostasis Disruption in a Novel Frontotemporal Dementia Mouse Model Expressing Cytoplasmic Fused in Sarcoma (2017)
  • 著者名/発表者名: Shiihashi Gen、Ito Daisuke、Arai Itaru、Kobayashi Yuki、Hayashi Kanehiro、Otsuka Shintaro、Nakajima Kazunori、Yuzaki Michisuke、Itohara Shigeyoshi、Suzuki Norihiro
  • 雑誌名: EBioMedicine 巻: 24 ページ: 102-115
  • DOI: 10.1016/j.ebiom.2017.09.005
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Transsynaptic Modulation of Kainate Receptor Functions by C1q-like Proteins (2016)
  • 著者名/発表者名: Matsuda K, Budisantoso T, Mitakidis N, Sugaya Y, Miura E, Kakegawa W, Yamasaki M, Konno K, Uchigashima M, Abe M, Watanabe I, Kano M, Watanabe M, Sakimura K, Aricescu AR, Yuzaki M.
  • 雑誌名: Neuron 巻: 90 号: 4 ページ: 752
  • DOI: 10.1016/j.neuron.2016.04.001
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Allosteric activation of membrane-bound glutamate receptors using coordination chemistry within living cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Shigeki Kiyonaka, Ryou Kubota, Yukiko Michibata, Masayoshi Sakakura, Hideo Takahashi, Tomohiro Numata, Ryuji Inoue, Michisuke Yuzaki, Itaru Hamachi
  • 雑誌名: Nat. Chem. 巻: 8 号: 10 ページ: 958-967
  • DOI: 10.1038/nchem.2554
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Structural basis for integration of GluD receptors within synaptic organizer complexes. (2016)
  • 著者名/発表者名: Elegheert, J., Kakegawa, W., Clay, E. J., Shanks, N., Behiels, E., Matsuda, K., Kohda, K., Miura, E., Rossmann, M., Mitakidis, N., Motohashi, J., Chang, T. V., Siebold, C., Greger, H. I., Nakagawa, T., K., Yuzaki, M., Aricescu, R.A.
  • 雑誌名: Science 巻: 353 号: 6296 ページ: 295-299
  • DOI: 10.1126/science.aae0104
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Roles of Cbln1 in Non-Motor Functions of Mice (2016)
  • 著者名/発表者名: Otsuka S, Konno K, Abe M, Motohashi J, Kohda K, Sakimura K, Watanabe M, Yuzaki M
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience 巻: 36 号: 46 ページ: 11801-11816
  • DOI: 10.1523/jneurosci.0322-16.2016
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Casting new light on synaptic plasticity using optogenetic tools. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yuzaki M.
  • 学会等名: Symposium on "Molecular Mechanisms of Glutamate Receptor Signaling"
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Bridge Over Troubled Synapses: A New Synthetic Synapse Organizer (2019)
  • 著者名/発表者名: Yuzaki M.
  • 学会等名: The Institut NeuroMyoGene (INMG) Seminar
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Synaptic iGluRs: a privilege to be at synapses. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yuzaki M.
  • 学会等名: Jacques Monod Conference on "ligand-gated ion channels from atomic structure to synaptic transmission"
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Regulation of iGluRs by Extracellular Scaffolding Proteins (2019)
  • 著者名/発表者名: Yuzaki M.
  • 学会等名: Gordon Research Conference on Excitatory Synapses and Brain Function
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] New tools to modify functional & structural synaptic connectivity (2019)
  • 著者名/発表者名: Yuzaki M.
  • 学会等名: UK-DRI Synapse Symposium on “Physiology and Pathophysiology in Synapse”
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Casting new light on synaptic plasticity using optogenetic tools (2019)
  • 著者名/発表者名: Yuzaki M.
  • 学会等名: US-Japan Brain Research Cooperation Program on “Current Trends and Future Directions of Synapse-Circuit Plasticity Research
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] グルタミン酸受容体の人工的な活性制御を可能とする新規ケモジェネティクス法の開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 小島憲人、掛川渉、道籏友紀子、窪田亮、柚崎通介、浜地格、清中茂樹
  • 学会等名: 第92回日本生化学会大会
• [学会発表] Dynamic Roles of C1ql1-Bai3 Signaling in Formation and Elimination of Climbing Fibers in Adult Cerebellum (2019)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Aimi, Wataru Kakegawa and Michisuke Yuzaki
  • 学会等名: Neuro2019
  • 国際学会
• [学会発表] Trans-synaptic control of iGluR localization and function through C1q families (2019)
  • 著者名/発表者名: Keiko Matsuda, M. Abe, M. Watanabe, K. Sakimura, Michisuke Yuzaki
  • 学会等名: CNRS - Jacques Monod conference
• [学会発表] Molecular Mechanisms Underlying Dynamic Changes of Synapses in Adult Cerebellum (2019)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Aimi, Wataru Kakegawa and Michisuke Yuzaki
  • 学会等名: Current Trends and Future Directions of Synapse-Circuit Plasticity Research
• [学会発表] C1ql1-Bai3 Signaling Dynamically Modulates Climbing Fiber Synapses in Adult Cerebellum (2019)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Aimi, Wataru Kakegawa and Michisuke Yuzaki
  • 学会等名: The 9th FAOPS Congress
  • 国際学会
• [学会発表] 補体ファミリーによるシナプス調節機構の解明に向けて (2018)
  • 著者名/発表者名: 柚崎 通介
  • 学会等名: 第41回日本神経科学大会シンポジウム
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] New Approaches to Old Problems: Towards Understanding Cerebellar LTD/LTP (2018)
  • 著者名/発表者名: Michisuke Yuzaki
  • 学会等名: The 75th Fujihara Seminar
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] How to Scrap & Build Synapses: New Tools to Modify Function & Structure (2018)
  • 著者名/発表者名: Michisuke Yuzaki
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Asia Conferences
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Where's the receptor?-Finding NMDA receptor responsible for cerebellar LTD (2018)
  • 著者名/発表者名: Kono M., Kakegawa W., Yuzaki M.
  • 学会等名: SRCA2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Bridge Over Troubled Synapses: Functional & Structural Insights. Symposium on the innovative progress of neuroscientific research through the use of advanced animal models. (2018)
  • 著者名/発表者名: Michisuke Yuzaki
  • 学会等名: Brain Research Institute,
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Bridge over troubled synapses: unexpected roles of complement proteins in the CNS (2017)
  • 著者名/発表者名: Michisuke Yuzaki
  • 学会等名: Keio-NUS symposium
  • 発表場所: ケントリッジ（シンガポール)
  • 年月日: 2017-01-10
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Bridge Over Troubled Synapse: C1q Proteins, GluD Receptors, and Beyond. (2017)
  • 著者名/発表者名: Michisuke Yuzaki
  • 学会等名: Special Lecture, Society for Neuroscience,
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Transsynaptic modulation by extracellular protein scaffolds (ESPs). (2017)
  • 著者名/発表者名: Michisuke Yuzaki
  • 学会等名: The 40th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society,
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Expanding synaptic roles of the C1q complement family proteins. (2017)
  • 著者名/発表者名: Michisuke Yuzaki
  • 学会等名: Center for Functional Connectomics Seminar, (Korea Institute of Science and Technology)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Exocytosis from lysosome-like organelle at synapses, (2017)
  • 著者名/発表者名: Michisuke Yuzaki
  • 学会等名: French-Japan Scientific Meeting on Neurobiology of Disease & Aging
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Bridge Over Troubled Synapses: Unexpected Roles of Complement Proteins in the CNS (2017)
  • 著者名/発表者名: Michisuke Yuzaki
  • 学会等名: NUS-Keio Joint Scientific Symposium on Frontiers of Translational Medicine.
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Bridge Over Troubled Synapses: Gaps Filled by C1q Proteins (2016)
  • 著者名/発表者名: Michisuke Yuzaki
  • 学会等名: JSPS Core-to-Core Program & OIST Joint Symposium “Nanoscopic Synaptic Function,”
  • 発表場所: Rizzan Sea-Park Hotel (沖縄県国頭郡恩納村)
  • 年月日: 2016-09-25
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 補体ファミリー分子によるシナプス形成と除去機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: Michisuke Yuzaki
  • 学会等名: 第３９回日本神経科学学会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-07-20
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Synaptic Menage a Trois: A Bridge Over Troubled Synapses (2016)
  • 著者名/発表者名: Michisuke Yuzaki
  • 学会等名: 第47回生理研国際シンポジウム
  • 発表場所: Okazaki Conference Center (愛知県岡崎市)
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] 老年精神医学雑誌 (2020)
  • 著者名/発表者名: 柚崎通介
  • 総ページ数: 110
  • 出版者: ワールドプランニング
• [図書] Clinical Neuroscience (2019)
  • 著者名/発表者名: 掛川渉、松田信爾、柚崎通介
  • 総ページ数: 148
  • 出版者: 中外医学社
• [備考] Yuzaki Lab
  • URL: http://www.yuzaki-lab.org/
• [備考] Yuzaki-Lab
  • URL: http://www.yuzaki-lab.org/
• [備考] 慶應義塾大学医学部生理学 柚﨑研究室
  • URL: http://www.yuzaki-lab.org/
• [産業財産権] 人口興奮性シナプスコネクタとその脊髄損傷処置への使用 (2019)
  • 発明者名: 柚崎通介,鈴木邦道
  • 権利者名: 柚崎通介,鈴木邦道
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2019
  • 取得年月日: 2020