高次脳神経機能におけるシナプス可塑性の神経細胞外微小環境による制御機構の解明

• 研究領域: 統合的神経機能の制御を標的とした糖鎖の作動原理解明
• 研究課題/領域番号: 23110010
• 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: 宮崎大学
• 研究代表者: 高宮 考悟 宮崎大学, 医学部, 教授 (40283767)
• 研究協力者: 岡 昌吾 京都大学, 大学院 ; 川崎 ナナ 横浜市立大学, 大学院
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 99,970千円 (直接経費: 76,900千円、間接経費: 23,070千円); 2015年度: 18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円); 2014年度: 18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円); 2013年度: 19,500千円 (直接経費: 15,000千円、間接経費: 4,500千円); 2012年度: 19,370千円 (直接経費: 14,900千円、間接経費: 4,470千円); 2011年度: 24,180千円 (直接経費: 18,600千円、間接経費: 5,580千円)
• キーワード: グルタミン酸受容体 / シナプス可塑性 / 糖鎖修飾 / 神経伝達 / 糖鎖 / 神経 / 高次脳神経機能 / 学習・記憶 / 細胞外マトリックス

研究成果の概要

グルタミン酸は、中枢神経系で主な興奮性神経伝達物質である。その受容体であるシナプス後部におけるグルタミン酸受容体は、記憶などを含む多くの神経活動で重要な役割を果たしている。そのなかでもAMPA 型グルタミン酸受容体(AMPA-R)は、シナプス可塑性の発現においても中心的役割を果たしている。本研究では、このAMPA-R の細胞外の N 型糖鎖修飾に着目し、受容体タンパク質の糖鎖修飾による神経伝達とシナプス可塑性への制御機構を解析した。糖鎖修飾されていないAMPA-Rは細胞膜上に脂質ラフトが存在するシナプスに集中しており、これによりチャンネル活性やシナプス可塑性を制御することが明らかとなった。

研究成果

• [国際共同研究] Johns Hopkins University/Southern Illinois University(米国)
• [雑誌論文] An amino-terminal fragment of hemokinin-1 has an inhibitory effect on pruritic processing in rats. (2014)
  • 著者名/発表者名: R.Naono-Nakayama, T. Ikeda, O.Matsushima, H.Sameshima, K. Takamiya, H.Funahashi, T. Nishimori
  • 雑誌名: Neuroscience 巻: 259 ページ: 172-183
  • DOI: 10.1016/j.neuroscience.2013.10.070
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Deficits in cognitive function and hippocampal plasticity in GM2/GD2 synthase knockout mice. (2014)
  • 著者名/発表者名: Sha S, Zhou L, Yin J, Takamiya K, Furukawa K, Furukawa K, Sokabe M, Chen L.
  • 雑誌名: Hippocampus. 巻: 24(4) ページ: 369-382
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A selective injection system into hippocampus CA1 via monitored theta oscillation (2013)
  • 著者名/発表者名: Jyoji Tsutajima, Takato Kunitake, Yoshihiko Wakazono, Kogo Takamiya
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 8 号: 12 ページ: e83129-e83129
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0083129
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transcriptome analysis for Notch3 target genes identifies Grip2 as a novel regulator of myogenic response in the cerebrovasculature (2013)
  • 著者名/発表者名: Charles Fouillade, Celine Baron-Menguy, Valerie Domenga-Denier, Christelle Thibault, Kogo Takamiya, Richard Huganir, Anne Joutel
  • 雑誌名: Arterioscler Thromb Vasc Biol. 巻: 33 号: 1 ページ: 76-86
  • DOI: 10.1161/atvbaha.112.251736
  • 査読あり
• [学会発表] N-glycosylation of AMPA receptor regulates its membrane distribution and channel property (2017)
  • 著者名/発表者名: 若園佳彦
  • 学会等名: 第９４回日本生理学会大会
  • 発表場所: 浜松
  • 年月日: 2017-03-28
• [学会発表] A novel regulatory mechanism of synaptic plasticity mediated by AMPA-type glutamate receptor glycosylation (2016)
  • 著者名/発表者名: 高宮考悟
  • 学会等名: International symposium on neurodegenerative disease & the 43th annual conference of Japan brain society
  • 発表場所: 中国
  • 年月日: 2016-11-10
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Two N-glycosylation sites regulate cell surface expression of AMPA-type glutamate receptor in neurons (2016)
  • 著者名/発表者名: Kandel Munal Babu
  • 学会等名: 第６７回西日本生理学会
  • 発表場所: 鹿児島
  • 年月日: 2016-10-07
• [学会発表] N-glycosylation of AMPA receptor play a key role in synaptic plasticity (2016)
  • 著者名/発表者名: 若園佳彦
  • 学会等名: 第３９回日本神経科学大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2016-07-20
• [学会発表] GluA1 N-glycosylation regulates channel properties of AMPA receptors (2016)
  • 著者名/発表者名: 緑川良介
  • 学会等名: 第３９回日本神経科学大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2016-07-20
• [学会発表] N-glycosylation in AMPA receptor-mediated synaptic transmission (2015)
  • 著者名/発表者名: 若園佳彦
  • 学会等名: 日本解剖学会、日本生理学会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-23
• [学会発表] N-glycosylation modulates AMPA receptor channel properties (2014)
  • 著者名/発表者名: 高宮考悟
  • 学会等名: Society for Glycobiology and Japanese Society of Carbohydrate Researcｈ
  • 発表場所: Hawaii, USA
  • 年月日: 2014-11-16 – 2014-11-19
• [学会発表] Hemokinin-1 (1-5) elicits the inhibitory effect on pruritic processing (2014)
  • 著者名/発表者名: 直野留美
  • 学会等名: Society for Neuroscience
  • 発表場所: Washington D.C., USA
  • 年月日: 2014-11-15 – 2014-11-19
• [学会発表] AMPA型グルタミン酸受容体のチャンネル活性を制御する糖鎖構造 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高宮考悟
  • 学会等名: 日本生化学会 シンポジウム（指名）
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2014-10-15 – 2014-10-18
• [学会発表] Involvement of N-glycosylation in AMPA receptor channel properties (2014)
  • 著者名/発表者名: 若園佳彦
  • 学会等名: 第37回日本神経科学大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] Hemokinin-1 (1-5) elicits the inhibitory effect on pruritic processing in rats (2014)
  • 著者名/発表者名: 直野留美
  • 学会等名: 第37回日本神経科学大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] Molecular mechanisms of the regulation of synaptic plasticity underlying learning and memory (2014)
  • 著者名/発表者名: 髙宮考悟
  • 学会等名: International Symposium on Glyco-Neuroscience
  • 発表場所: 淡路島
  • 招待講演
• [学会発表] N-glycosylation modulates AMPA receptor channel propertis (2014)
  • 著者名/発表者名: 緑川良介
  • 学会等名: International Symposium on Glyco-Neuroscience
  • 発表場所: 淡路島
• [学会発表] シータ波を利用した海馬CA1 領域への選択的導入システムの開発とその適用例 (2014)
  • 著者名/発表者名: 若園佳彦
  • 学会等名: 第９１回に本生理学会大会
  • 発表場所: 鹿児島
  • 招待講演
• [学会発表] N 型糖鎖修飾はAMPA 型グルタミン酸受容体の電流特性を変える (2014)
  • 著者名/発表者名: Kandel Babu Munal
  • 学会等名: 第９１回に本生理学会大会
  • 発表場所: 鹿児島
  • 招待講演
• [学会発表] シータ波を利用した海馬CA1領域への選択的遺伝子導入システムの開発と長期増強発現の解析 への適用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 若園佳彦
  • 学会等名: 第３６階 日本神経科学大会
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] 糖鎖シグナルによるシナプス可塑性の制御機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 髙宮考悟
  • 学会等名: 包括脳ネットワーク夏のワークショップ
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2012-07-24
• [学会発表] AMPA型グルタミン酸受容体のN型糖鎖修飾による電流特性への影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 髙宮考悟
  • 学会等名: 包括脳ネットワーク夏のワークショップ
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2012-07-24
• [学会発表] 脂質ラフトにおけるAMPA型グルタミン酸受容体GluA1の輸送制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 髙宮考悟
  • 学会等名: 包括脳ネットワーク夏のワークショップ
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2012-07-24
• [学会発表] 学習・記憶におけるシナプス可塑性の分子メカニズム AMPA型グルタミン酸レセプターによる神経機能の制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 高宮考悟
  • 学会等名: 生理学研究所研究会 シナプス可塑性の動作原理 分子から行動まで
  • 発表場所: 岡崎
  • 招待講演
• [備考] 宮崎大学医学部機能制御学講座統合生理学分野ホームページ 研究内容
  • URL: http://www.med.miyazaki-u.ac.jp/1physiol/study/index.html