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神経細胞における蛋白質リン酸化反応イメージング法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 07558111
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 神経・筋肉生理学
研究機関大阪大学

研究代表者

津本 忠治  大阪大学, 医学部, 教授 (50028619)

研究分担者 佐々本 一美  株式会社同仁研究所, 研究部, 部長
工藤 佳久  東京薬科大学, 生命科学部, 教授 (20080179)
畠 義郎  大阪大学, 医学部, 助手 (40212146)
畠 義郎  大阪大学, 医学部, 助手 (20089882)
研究期間 (年度) 1995 – 1997
研究課題ステータス 完了 (1997年度)
配分額 *注記
17,300千円 (直接経費: 17,300千円)
1997年度: 3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
1996年度: 3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
1995年度: 11,300千円 (直接経費: 11,300千円)
キーワード視覚野 / シナプス可塑性 / 長期増強 / 長期抑圧 / 蛋白質リン酸化 / 蛋白質脱リン酸化 / 蛋白質キナーゼ / 蛋白質ホスファターゼ
研究概要

海馬あるいは発達脳視覚野において、シナプス長期増強や長期抑圧は学習・記憶あるいは生後初期入力による神経回路網改編の素過程であろうとの想定のもとに多数の研究がなされてきた。その結果、長期増強あるいは長期抑圧の誘発には入力によるシナプス後部のCa^<2+>/カルモデュリン依存性蛋白質キナーゼII(CaMキナーゼ)あるいは蛋白質ホスファターゼIIb(カルシニューリン)の活性化によるリン酸化反応あるいは脱リン酸化反応が関与しているとの仮説が提唱された。この仮説の根拠はそれぞれの阻害薬や遺伝子欠失マウスを使った実験結果に基づいていた。しかしながら、これらの実験では、実際にシナプスのどの部位でどのような時間経過でそれぞれの反応が生じるのかという空間的・時間的動態に関する情報が全く欠如していた。これらの空間的・時間的動態の解明なくしては、長期増強や長期抑圧のメカニズムの理解は進まないと思われた。
本研究では、このように従来の研究で欠如していた情報を得るため、皮質ニューロンにおいてリン酸化/脱リン酸化反応の動態をオンラインで画像化する技術開発をめざした。そのため、以下のような実験を行いいくつかの新知見を得た。1)ラット視覚野スライス標本において、皮質IV層刺激に対するII/III層ニューロンの反応をシナプス電流変化として測定すると同時に樹状突起内Ca^<2+>濃度変化をオンラインで画像化できる事を見出した。2)CaMキナーゼのリン酸化反応によって蛍光強度を変えるプローブ(LEAS2)を開発した。それをパッチ電極を通じてII/III層ニューロン内に注入すれば、長期増強を起こす条件のIV層刺激によって樹状突起内の蛍光強度に変化が生ずる事を見出した。3)カルシニューリンの脱リン酸化反応によって蛍光強度を変えるプローブ(P-ARII)を開発した。上記と同様の方法でII/III層ニューロン内に注入したところ、長期抑圧を起こす条件のIV層刺激によって蛍光強度が増加することを観察した。この変化は数分の潜時で細胞体及び樹状突起幹に20-30分間持続した。4)このP-ARIIの蛍光強度変化はカルシニューリンの特異的阻害薬であるFK506の投与によって阻止された。したがって、カルシニューリン活性を反映しているものと判断された。

報告書

(4件)
  • 1997 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1996 実績報告書
  • 1995 実績報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (30件)

  • [文献書誌] Yasuda,H.and Tsumoto,T.: "Long-term depression in visual cortex is associated with a lower rise of postsynaptic Ca2+ than LTP." Neuroscience Research. 24. 265-274 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Akaneya,Y.et al.: "Long-term depression in visual cortex is associated with a lower rise of postsynaptic Ca2+ than LTP." Journal of Neurophysiology. 76. 4198-4201 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kimura,E.et al.: "Presynaptically silent synapses: Spontaneously active terminals without stimulus-evoked release demonstrated in cortical autapses." Journal of Neurophysiology. 77. 2805-2815 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Torii,N.et al.: "Quantal analysis of presynaptic involvement in expression of neocortical short-and long-term depression." Neuroscience. 79. 317-321 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Akaneya,Y.et al.: "Brain-derived neurotrophic factor enhances long-term potentiation in rat visual cortex." Journal of Neuroscience. 17. 6707-6716 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yasuda,H.et al.: "Localized contribution of NMDA receptors to synaptic input-induced rise of calcium in apical dendrites of layer II/III neurones in rat visual cortex." Neuroscience. 85. 1011-1024 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yasuda, H.and Tsumoto, Y.: "Long-term depression in visual cortex is associated with a lower rise of postsynaptic Ca2+ than LTP." Neuroscience Research. 24. 265-274 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Akaneya, Y.et al.: "Long-term depression blocked by brain derived neurotrophic factor in rat visual cortex." Journal of Neurophysiology. 76. 4198-4201 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kimura, F.et al.: "Presynaptically silent synapses : Spontaneously active terminals without stimulus-evoked release demonstrated in cortical autapses." Journal of Neurophysiology. 77. 2805-2815 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Torii, N.et al.: "Quantal analysis of presynaptic involvement in expression of neocortical short-and long-term depression." Neuroscience. 79. 317-321 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Akaneya, Y.et al.: "Brain-derived neurotrophic factor enhances long-term potentiation in rat visual cortex" Journal of Neuroscience. 17. 6707-6716 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yasuda, H.et al.: "Local contribution of NMDA receptors to synaptic input-induced rise of calcium in apical dendrites of layer II/III neurones in rat visual cortex." Neuroscience. 85. 1011-1024 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yasuda,H., Kinoshita,S. and Tsumoto,T.: "Local contribution of NMDA receptors to synaptic input-induced rise of calcium in apical dendrites of layer II/III neurones in rat visual cortex." Neuroscience. (印刷中) (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Akaneya,Y., Tsumoto,T., Kinoshita,S. and Hatanaka,H.: "Brain-derived neurotrophic factor enhances long-term potentiation in rat visual cortex." J.Neuroscience. 17. 6707-6716 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Torii,N., Tsumoto,T., Uno,L., Astrelin,A.V. and Voronin,L.L.: "Quantal analysis suggests presynaptic involvement in expression of neocortical short-and long-term depression." Neuroscience. 79. 317-321 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Kimura,F., Otsu,Y. and Tsumoto,T.: "Presynaptically silent synapses : Spontaneously active terminals without stimulus-evoked release demonstrated in cortical autapses." J.Neurophysiol.77. 2805-2815 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Akaneya,Y., Tsumoto,T., and Hatanaka,H.: "Brain-derived neurotrophic factor blocks long-term depression in rat visual cortex." J.Neurophysiol.76. 4198-4201 (1996)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Tsumoto,T. and Yasuda,H.: "A switching role of postsynaptic calcium in the induction of long-term potentiation or long-term depression in visual cortex." Seminars in Neurosci.8. 311-319 (1996)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Kimura,F.,Otsu,Y.and Tsumoto,T.: "Presynaptically silent synapses:Spontaneously active terminals without stimulus-evoked release demonstrated in cortical autapses" J.Neurophysiol.77(印刷中). (1997)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Akaneya,Y.,Tsumoto,T.,and Hatanaka,H.: "Brain-derived neurotrophic factor blocks long-term depression in rat visual cortex" J.Neurophysiol.76. 4198-4201 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Tsumoto,T.and Yasuda,H.: "A switching role of postsynaptic calcium in the induction of long-term potentiation or long-term depression in visual cortex" Seminars in Neurosci.8. 311-319 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Sato,H.,Katsuyama,N.,Tamura,H.,Hata,Y.and Tsumoto,T.: "Mechanisms underlying orientation selectivity of neurons in the primary visual cortex of the macaque" J.Physiol.Lond.494. 757-771 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Tamura,H.,Sato,H.,Katsuyama,N.,Hata,Y.,and Tsumoto,T.: "Less segregated processing of visual information in V2 than in V1 of the monkey visual cortex" Europ.J.Neurosci.8. 300-309 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Yasuda,H.and Tsumoto,T.: "Long-term depression in visual cortex is associated with a lower rise of postsynaptic Ca2+ than LTP" Neurosci.Res.24. 265-274 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Otsu,Y.,Kimura,F.and Tsumoto,T.: "Hebbian induction of LTP in visual cortex:A perforated patch clamp study in cultured neurons." J.Neurophysiol.74. 2437-2444 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Torii,N.,Kamishita,Y.,Otsu,Y.and Tsumoto,T.: "An inhibitor for calcineurin,FK506 blocks induction of long-term depression in rat visual cortex." Neurosci.Lett.185. 1-4 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Kamishita,T.,Haruta,H.,Torii,N.,Tsumoto,T.and Hicks,T.P.: "Metabotropic glutamate receptors and visual cortical synaptic plasticity." Can.J.Physiol.Pharmacol.73. 1312-1322 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Sato,H.,Tamura,H.,Katsuyama,N.,Hata,Y.and Tsumoto,T.: "Mechanisms underlying direction selectivity of neurons in the primary visual cortex of the macaque." J.Neurophysiol.74. 1382-1394 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Tamura,H.,Sato,H.,Katsuyama,N.,Hata,Y.,and Tsumoto,T.: "Less segregated processing of visual information in V2 than V1 of the monkey visual cortex." Europ.J.Neurosci.8. 300-309 (1996)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Yasuda,H.and Tsumoto,T.: "Long-term depression in visual cortex is associated with a lower rise of postsynaptic Ca2+ than LTP." Neurosci.Res.(in press). (1996)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書

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公開日: 1995-04-01   更新日: 2016-04-21  

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