記憶情報の変換ダイナミズムを担うショウジョウバエ神経・分子マシナリーの解明

• 研究領域: 多様性から明らかにする記憶ダイナミズムの共通原理
• 研究課題/領域番号: 25115006
• 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: 公益財団法人東京都医学総合研究所
• 研究代表者: 齊藤 実 公益財団法人東京都医学総合研究所, 認知症・高次脳機能研究分野, 基盤技術研究センター長 (50261839)
• 研究分担者: 粂 和彦 名古屋市立大学, 大学院薬学研究科, 教授 (30251218) ; 上野 太郎 東邦大学, 理学部, 講師 (30648267) ; 坂井 貴臣 首都大学東京, 理工学研究科, 准教授 (50322730) ; 佐藤 守俊 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (00323501)
• 研究期間 (年度): 2013-06-28 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 147,160千円 (直接経費: 113,200千円、間接経費: 33,960千円); 2017年度: 31,070千円 (直接経費: 23,900千円、間接経費: 7,170千円); 2016年度: 31,070千円 (直接経費: 23,900千円、間接経費: 7,170千円); 2015年度: 32,890千円 (直接経費: 25,300千円、間接経費: 7,590千円); 2014年度: 29,250千円 (直接経費: 22,500千円、間接経費: 6,750千円); 2013年度: 22,880千円 (直接経費: 17,600千円、間接経費: 5,280千円)
• キーワード: 記憶 / ショウジョウバエ / ドーパミン / 老化 / グリア / 連合学習 / 強化シグナル / 逆行性シグナル / 一酸化炭素 / 神経科学 / シグナル伝達 / 行動学 / 昆虫 / 学習記憶 / 脳・神経 / 生理学 / シナプス可塑性 / 単離培養脳

研究成果の概要

ショウジョウバエの特長を生かし、１）記憶情報が生まれる過程、２）不安定な記憶が長期記憶へと変換され、維持される仕組み、３）加齢に伴う記憶機構の変化による記憶障害を担う分子・神経機構の動態と特性を解き明かすことを目的とした。本研究から、１）情報の連合過程でのドーパミン作動性神経の動作原理、２）間を空けた繰り返し学習により長期記憶情報が特定の細胞集団にコードされるメカニズム、神経－グリア相互作用によるグリア細胞での長期記憶関連遺伝子の発現、形成された長期記憶情報を維持するために必要な遺伝子発現機構、３）グリア細胞の代謝機能変性による加齢性記憶障害の発生機構などが明らかになった。

研究成果

• [国際共同研究] University of California, Barkeley(米国)
• [国際共同研究] Korea University(韓国)
• [雑誌論文] A Drosophila ex vivo model of olfactory appetitive learning (2017)
  • 著者名/発表者名: Suzuki-Sawano Ema、Ueno Kohei、Naganos Shintaro、Sawano Yoshihiro、Horiuchi Junjiro、Saitoe Minoru
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1038/s41598-017-17955-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Coincident postsynaptic activity gates presynaptic dopamine release to induce plasticity in Drosophila mushroom bodies. (2017)
  • 著者名/発表者名: Ueno K, Suzuki E, Naganos S, Ofusa K, Horiuchi J, Saitoe M.
  • 雑誌名: eLife 巻: 6 ページ: 1-18
  • DOI: 10.7554/elife.21076
  • 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] Shifting transcriptional machinery is required for long-term memory maintenance and modification in Drosophila mushroom bodies. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hirano Y, Ihara K, Masuda T, Yamamoto T, Iwata I, Takahashi A, Awata H, Nakamura N, Takakura M, Suzuki Y, Horiuchi J, Okuno H, Saitoe M.
  • 雑誌名: Nat Commun. 巻: 7 号: 1 ページ: 13471-13471
  • DOI: 10.1038/ncomms13471
  • 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] Learning defects in Drosophila growth restricted chico mutants are caused by attenuated adenylyl cyclase activity (2016)
  • 著者名/発表者名: Naganos S, Ueno K, Horiuchi J, Saitoe M
  • 雑誌名: Molecular Brain 巻: Apr 6;9:37 号: 1 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1186/s13041-016-0217-3
  • 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] Phosphorylation of TAR DNA-binding Protein of 43 kDa (TDP-43) by Truncated Casein Kinase 1δ Triggers Mislocalization and Accumulation of TDP-43. (2016)
  • 著者名/発表者名: Nonaka T, Suzuki G, Tanaka Y, Kametani F, Hirai S, Okado H, Miyashita T, Saitoe M, Akiyama H, Masai H, Hasegawa M.
  • 雑誌名: The journal of Biological Chemistry 巻: 291 号: 11 ページ: 5473-83
  • DOI: 10.1074/jbc.m115.695379
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ショウジョウバエだから分かる学習記憶のメカニズム (2016)
  • 著者名/発表者名: 長野慎太郎、齊藤 実
  • 雑誌名: 生体の科学 巻: 61 ページ: 13-16
• [雑誌論文] Long-Term Memory Formation in Drosophila Requires Training-Dependent Glial Transcription (2015)
  • 著者名/発表者名: Matsuno M, Horiuchi J, Yuasa Y, Ofusa K, Miyashita T, Masuda T, and Saitoe M
  • 雑誌名: The Journal of Neuroscience 巻: 35 号: 14 ページ: 5557-5565
  • DOI: 10.1523/jneurosci.3865-14.2015
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 加齢による記憶力の低下とグリア細胞 (2015)
  • 著者名/発表者名: 齊藤 実・堀内純二郎・山崎大介
  • 雑誌名: Clinical Neuroscience 月刊臨床神経科学 巻: 33 ページ: 1084-1085
• [雑誌論文] Glial dysfunction causes age-related memory impairment in Drosophila. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki D, Horiuchi J, Ueno K, Ueno T, Saeki S, Matsuno M, Naganos S, Miyashita T, Hirano Y, Nishikawa H, Taoka M, Yamauchi Y, Isobe T, Honda Y, Kodama T, Masuda T, Saitoe M
  • 雑誌名: Neuron 巻: 84 号: 4 ページ: 753-763
  • DOI: 10.1016/j.neuron.2014.09.039
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Hunger-driven modulation in brain functions (2014)
  • 著者名/発表者名: Hirano Y, Saitoe M.
  • 雑誌名: Brain Nerve 巻: 66 ページ: 41-8
• [雑誌論文] Hunger-driven modulation in brain functions. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hirano Y, Saitoe M
  • 雑誌名: Brain Nerve 巻: 66 ページ: 41-48
• [雑誌論文] Hunger and memory; CRTC coordinates long-term memory with the physiological state, hunger. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hirano Y, Saitoe M.
  • 雑誌名: Commun Integr Biol. 巻: 6 号: 5 ページ: e25152-e25152
  • DOI: 10.4161/cib.25152
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fasting launches CRTC to facilitate long-term memory formation in Drosophila. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hirano, Y., Masuda, T., Naganos, S., Matsuno, M., Ueno, K., Miyashita, T., Horiuchi, J., Saitoe, M.
  • 雑誌名: Science 巻: 339 号: 6118 ページ: 443-446
  • DOI: 10.1126/science.1227170
  • 査読あり
• [雑誌論文] Perlecan regulates bidirectional Wnt signaling at the Drosophila neuromuscular junction (2013)
  • 著者名/発表者名: Kamimura K., Ueno K., Nakagawa J., Hamada R., Saitoe M., and Maeda N
  • 雑誌名: J. Cell Biol 巻: 200 号: 2 ページ: 219-233
  • DOI: 10.1083/jcb.201207036
  • 査読あり
• [雑誌論文] Long-term enhancement of synaptic transmission between antennal lobe and mushroom body in cultured Drosophila brain. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ueno, K., Naganos, S., Hirano, Y., Horiuchi, J., Saitoe, M.
  • 雑誌名: J Physiol. 巻: 591 号: 1 ページ: 287-302
  • DOI: 10.1113/jphysiol.2012.242909
  • 査読あり
• [雑誌論文] 記憶改善に向けた新たな進展：軽度の空腹状態は長期記憶形成を促進する (2013)
  • 著者名/発表者名: 平野恭敬、齊藤 実
  • 雑誌名: 細胞工学 巻: 32 ページ: 452-453
• [学会発表] 電気化学的手法を用いた匂い連合学習を担う単一ドパミン神経機能の解明 (2017)
  • 著者名/発表者名: 長野慎太郎、齊藤 実
  • 学会等名: 第40回日本分子生物学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] ショウジョウバエ微小脳による記憶回路動作機構の分子生理学的解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 齊藤 実
  • 学会等名: 第40回日本神経科学学会
  • 招待講演
• [学会発表] 共役入力を受けた後シナプス神経細胞はシナプス前終末cGMP/リアノジン受容体シグナルを活性化しドーパミンを放出する (2017)
  • 著者名/発表者名: 上野耕平、齊藤 実
  • 学会等名: 第40回日本神経科学学会
• [学会発表] 電気化学的手法を用いたショウジョウバエの脳内モノアミン放出のリアルタイム定量解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 長野慎太郎、齊藤 実
  • 学会等名: 第40回日本神経科学学会
• [学会発表] 加齢性長期記憶障害は記憶固定時のドーパミン神経の過剰活性化による (2017)
  • 著者名/発表者名: 松野元美、堀内純二郎、増田朋子、大房京子、齊藤 実
  • 学会等名: 第40回日本神経科学学会
• [学会発表] グリアのグルタミン酸小胞放出はショウジョウバエの連合学習に必要な嫌悪情報を伝達する (2017)
  • 著者名/発表者名: 宮下知之、村上佳奈子、齊藤 実
  • 学会等名: 第40回日本神経科学学会
• [学会発表] 加齢体では繰り返し学習後の神経細胞過興奮により長期記憶が障害される (2016)
  • 著者名/発表者名: 松野元美、堀内純二郎、大房京子、増田朋子、齊藤 実
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
• [学会発表] グリア細胞からの小胞性グルタミン酸放出は連合学習に必要である (2016)
  • 著者名/発表者名: 村上佳奈子、宮下知之、菊池絵美、宮地孝明、森山芳則、齊藤 実
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
• [学会発表] ドーパミン放出の標的細胞による新たなゲーティング機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: 齊藤 実
  • 学会等名: 第46回日本神経精神薬理学会シンポジウム
  • 発表場所: ソウルCOEX(韓国)
  • 招待講演
• [学会発表] 繰り返し学習の休息は長期記憶符号化神経細胞においてc-fos/creb転写サイクル生成のために必要である (2015)
  • 著者名/発表者名: 宮下知之、齊藤 実
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸コンベンションセンター（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] Dopamine release is gated by coincidentally stimulated postsynaptic neurons to reinforce plasticity (2015)
  • 著者名/発表者名: Ueno K, Saitoe M
  • 学会等名: Neuroscience 2015
  • 発表場所: 米国シカゴ
  • 年月日: 2015-10-17
  • 国際学会
• [学会発表] Dopamine receptor activities regulate learning-dependent odor preference changes in Drosophila. (2015)
  • 著者名/発表者名: Naganos S, Saitoe M
  • 学会等名: Neuroscience 2015
  • 発表場所: 米国シカゴ
  • 年月日: 2015-10-17
  • 国際学会
• [学会発表] 新規On-demand型ドーパミン放出機構について (2015)
  • 著者名/発表者名: 齊藤 実
  • 学会等名: 新学術領域「記憶ダイナミズム」数理シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学（東京都文京区）
  • 年月日: 2015-09-18
  • 招待講演
• [学会発表] Presynaptic dopamine release is gated by postsynaptic activity in Drosophila brain (2015)
  • 著者名/発表者名: 上野耕平、齊藤 実
  • 学会等名: 第38回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神戸コンベンションセンター（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-07-28
• [学会発表] Neuron-glia interactions involved in memory formation and age-related memory impairment in Drosophila (2015)
  • 著者名/発表者名: 齊藤 実
  • 学会等名: 新学術領域「グリアアセンブリ」夏の国際ワークショップ
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター（愛知県岡崎市）
  • 年月日: 2015-07-10
  • 招待講演
• [学会発表] 単離脳解析から見出されたドパミン放出の新機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 上野耕平、齊藤 実
  • 学会等名: 平成26年度包括脳ネットワーク冬のシンポジウム
  • 発表場所: ホテル東京ガーデンパレス(東京都文京区）
  • 年月日: 2014-12-12
  • 招待講演
• [学会発表] Dopamine release is gated by coincident stimulation of mushroom body neurons to establish plasticity (2014)
  • 著者名/発表者名: 上野耕平、齊藤 実
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2014-11-25
• [学会発表] Aging reduces glial protection from memory-induced cell death (2014)
  • 著者名/発表者名: 松野元美、堀内純二郎、齊藤 実
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2014-11-25
• [学会発表] Coincident stimulation induces dopamine release required for long-term enhancement of Ca2+ influx in mushroom body neurons. (2014)
  • 著者名/発表者名: Saitoe M, Ueno K.
  • 学会等名: Learning and Memory: A Synthesis of Flies and Honeybees
  • 発表場所: Janelia Farm Research Campus（USA)
  • 年月日: 2014-09-21
  • 招待講演
• [学会発表] Glial regulation of age-related memory impairment in Drosophila (2014)
  • 著者名/発表者名: Horiuchi J, Matsuno M, Masuda T, Saitoe M.
  • 学会等名: Learning and Memory: A Synthesis of Flies and Honeybees
  • 発表場所: Janelia Farm Research Campus（USA)
  • 年月日: 2014-09-21
• [学会発表] The mechanisms of learning dependent odor preference changes following olfactory conditioning (2014)
  • 著者名/発表者名: 長野慎太郎、上野耕平、川端有紀、齊藤 実
  • 学会等名: 日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2014-09-12
• [学会発表] 長期記憶形成に必要なグリア転写因子Repoによる遺伝子発現 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松野元美、齊藤 実
  • 学会等名: 記憶回路研究会
  • 発表場所: 岡崎生理学研究所
• [学会発表] On-demand dopamine release, triggered by coincident stimuli, determines Drosophila mushroom body plasticity (2013)
  • 著者名/発表者名: Ueno K, Horiuchi J, Saitoe M.
  • 学会等名: Cell Symposia: Networked Brain
  • 発表場所: Sheraton San Diego Hotel and Marina, USA
• [学会発表] Long-term memory formation requires neuron-glial signaling to induce glial protein synthesis. (2013)
  • 著者名/発表者名: Matsuno M, Horiuchi J, Saitoe M.
  • 学会等名: Cell Symposia: Networked Brain
  • 発表場所: Sheraton San Diego Hotel and Marina, USA
• [学会発表] Age-related memory impairment in Drosophila is caused by an oxidative stress-independent impairment of glial neuromodulator release. (2013)
  • 著者名/発表者名: Horiuchi J, Yamazaki D, Saitoe M.
  • 学会等名: Neurobiology of Drosophila
  • 発表場所: Cold Spring Harbor Laboratory
• [学会発表] Coincident stimulation induces dopamine release required for long-term enhancement of Ca2+ influx in mushroom body neurons. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ueno K, Saitoe M.
  • 学会等名: Neurobiology of Drosophila
  • 発表場所: Cold Spring Harbor Laboratory, USA
• [学会発表] Olfactory aversive conditioning forms two distinct memory components in Drosophila. (2013)
  • 著者名/発表者名: Naganos S, Ueno K, Horiuchi J, Saitoe M.
  • 学会等名: Neurobiology of Drosophila
  • 発表場所: Cold Spring Harbor Laboratory, USA
• [図書] 基礎分子生物学Ⅱ：遺伝子発現制御機構―クロマチン，転写制御，エピジェネティクス (2016)
  • 著者名/発表者名: 平野恭敬、齊藤 実
  • 総ページ数: 250
  • 出版者: 東京化学同人
• [備考] 学習記憶プロジェクト
  • URL: http://www.igakuken.or.jp/memory/
• [備考] 東京都医学総合研究所学習記憶プロジェクト
  • URL: http://www.igakuken.or.jp/memory/
• [備考] 学習記憶とその障害の分子機構の解明プロジェクトHP
  • URL: http://www.igakuken.or.jp/memory/
• [備考] 学習記憶プロジェクトHP
  • URL: http://www.igakuken.or.jp/memory/
• [備考] 東京都医学総合研究所学習記憶プロジェクト
  • URL: http://www.igakuken.or.jp/memory/
• [学会・シンポジウム開催] Memory Dynamism (2015)
  • 発表場所: 京都大学稲森ホール（京都府京都市）
  • 年月日: 2015-11-06