認知行動を制御するCa2+/CaMKシグナル伝達機構解明と操作

• 研究課題/領域番号: 15H02358
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 神経化学・神経薬理学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 尾藤 晴彦 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 教授 (00291964)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 42,510千円 (直接経費: 32,700千円、間接経費: 9,810千円); 2017年度: 16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円); 2016年度: 16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円); 2015年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
• キーワード: 神経科学 / 脳・神経 / 遺伝子 / シグナル伝達

研究成果の概要

本研究課題では、生きた脳内におけるニューロンへのCa2+/カルモジュリン依存的な情報書込み過程を解明するため、①新規改良Ca2＋シグナリングセンサー群の開発し、②１光子イメージングによるCa2+シグナル・Ca2+エフェクター活性化の伝播・情報処理過程の解明を成体脳・発達期脳で進めた。さらに③長期記憶の固定におけるCa2+/カルモジュリン依存的な情報処理の高次機能発現における役割の解明をめざし、「神経回路への情報書込み」の分子的実体に迫る成果をいくつか得た。今後ともこれらの成果を元に、脳の根本的な作動原理の一端が一層明らかになるとともに、脳機能の計測から操作に至る基盤技術の開発が期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Delayed Degradation and Impaired Dendritic Delivery of Intron-Lacking EGFP-Arc/Arg3.1 mRNA in EGFP-Arc Transgenic Mice. (2018)
  • 著者名/発表者名: Steward O, Matsudaira Yee K, Farris S, Pirbhoy PS, Worley P, Okamura K, Okuno H, Bito H.
  • 雑誌名: Front Mol Neurosci. 巻: 10 ページ: 435-435
  • DOI: 10.3389/fnmol.2017.00435
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Higher Arc Nucleus-to-Cytoplasm Ratio during Sleep in the Superficial Layers of the Mouse Cortex. (2017)
  • 著者名/発表者名: Honjoh S, de Vivo L, Okuno H, Bito H, Tononi G, Cirelli C.
  • 雑誌名: Front Neural Circuits. 巻: 11 ページ: 60-60
  • DOI: 10.3389/fncir.2017.00060
  • 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] Arc restores juvenile plasticity in adult mouse visual cortex. (2017)
  • 著者名/発表者名: Jenks KR, Kim T, Pastuzyn ED, Okuno H, Taibi AV, Bito H, Bear MF, Shepherd JD.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A. 巻: 114 号: 34 ページ: 9182-9187
  • DOI: 10.1073/pnas.1700866114
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Stimulus-evoked ERK-dependent phosphorylation of activity-regulated cytoskeleton-associated protein (Arc) regulates its neuronal subcellular localization. (2017)
  • 著者名/発表者名: Nikolaienko O, Eriksen MS, Patil S, Bito H, Bramham CR.
  • 雑誌名: Neuroscience. 巻: 360 ページ: 68-80
  • DOI: 10.1016/j.neuroscience.2017.07.026
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Nrp2 is sufficient to instruct circuit formation of mitral-cells to mediate odour-induced attractive social responses (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Inokuchi, F. Imamura, H. Takeuchi, R. Kim, H. Okuno, H. Nishizumi, H. Bito, T. Kikusui, H. Sakano
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 8 号: 1 ページ: 15977-15977
  • DOI: 10.1038/ncomms15977
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Histamine modulation of the basal ganglia circuitry in the development of pathological grooming. (2017)
  • 著者名/発表者名: Rapanelli M, Frick L, Bito H, Pittenger C
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A. 巻: 114 号: 25 ページ: 6599-6604
  • DOI: 10.1073/pnas.1704547114
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Calmodulin kinases: essential regulators in health and disease. (2017)
  • 著者名/発表者名: Takemoto-Kimura S, Suzuki K, Horigane SI, Kamijo S, Inoue M, Sakamoto M, Fujii H, Bito H.
  • 雑誌名: J Neurochem. 巻: - 号: 6 ページ: 808-818
  • DOI: 10.1111/jnc.14020
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Simultaneous fast measurement of circuit dynamics at multiple sites across the mammalian brain. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kim CK, Yang SJ, Pichamoorthy N, Young NP, Kauvar I, Jennings JH, Lerner TN, Berndt A, Lee SY, Ramakrishnan C, Davidson TJ, Inoue M, Bito H, Deisseroth K.
  • 雑誌名: Nature Methods 巻: 13 号: 4 ページ: 325-328
  • DOI: 10.1038/nmeth.3770
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Chronic imaging of Purkinje cell calcium activity in awake behaving mice. (2016)
  • 著者名/発表者名: Gaffield MA, Amat SB, Bito H, Christie JM.
  • 雑誌名: Journal of Neurophysiology 巻: 115 号: 1 ページ: 413-422
  • DOI: 10.1152/jn.00834.2015
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Facilitation of axon outgrowth via a Wnt5a-CaMKK-CaMKIα pathway during neuronal polarization. (2016)
  • 著者名/発表者名: Horigane S, Ageta-Ishihara N, Kamijo S, Fujii H, Okamura M, Kinoshita M, Takemoto-Kimura S, Bito H
  • 雑誌名: Mol Brain. 巻: 9 号: 1 ページ: 8-8
  • DOI: 10.1186/s13041-016-0189-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Chronic optogenetic activation augments Aβ pathology in a mouse model of Alzheimer disease (2015)
  • 著者名/発表者名: Kaoru Yamamoto, Zen-ichi Tanei, Tadafumi Hashimoto, Tomoko Wakabayashi, Hiroyuki Okuno, Yasushi Naka, Ofer Yizhar, Lief E. Fenno, Masashi Fukayama, Haruhiko Bito, John R. Cirrito, David M. Holtzman, Karl Deisseroth, Takeshi Iwatsubo
  • 雑誌名: Cell reports 巻: 11 号: 6 ページ: 859-865
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2015.04.017
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Arc-haeology of long-term memory. (2018)
  • 著者名/発表者名: Bito H.
  • 学会等名: Brain Research Program International Symposium, Korean Brain Science Institute, Daegu, Korea
  • 招待講演
• [学会発表] CREB-Arc signaling in long-term memory formation. (2017)
  • 著者名/発表者名: Bito H.
  • 学会等名: Department of Neuroscience Seminar, Karolinska Institutet, Stockholm, Sweden.
  • 招待講演
• [学会発表] New roles for amygdalar calcium signaling during fear memory formation and in social behavior. (2016)
  • 著者名/発表者名: Bito H.
  • 学会等名: Nature Conference on Neural Circuitry of Emotion.
  • 発表場所: Shenzhen, China
  • 年月日: 2016-11-02
  • 招待講演
• [学会発表] Illuminating activity-dependent signaling and circuits. (2016)
  • 著者名/発表者名: Bito H.
  • 学会等名: Gordon Research Conference (Synaptic Transmission)
  • 発表場所: New Hampshire, USA
  • 年月日: 2016-08-14
  • 招待講演
• [学会発表] Development and imaging of new color indicators for Ca2+ signaling in living neurons. (2016)
  • 著者名/発表者名: Fujii H, Inoue M, Bito H
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会シンポジウム
  • 発表場所: 横浜パシフィコ（横浜市、神奈川県）
  • 年月日: 2016-07-20
• [学会発表] 扁桃体神経回路におけるカルシウム依存的リン酸化経路と情動行動. (2016)
  • 著者名/発表者名: 竹本さやか、遠藤俊裕、金亮、鈴木敢三、藤井哉、尾藤晴彦.
  • 学会等名: 第46回日本神経精神薬理学会
  • 発表場所: ソウル、大韓民国
  • 年月日: 2016-07-02
• [学会発表] Multiplex imaging of neural activity and signaling dynamics. (2016)
  • 著者名/発表者名: Bito H.
  • 学会等名: Frontiers in Neurophotonics Summer School
  • 発表場所: Quebec, Canada
  • 年月日: 2016-06-20
  • 招待講演
• [学会発表] Postsynaptic mechanisms underlying activity-dependent adaptation of glutamatergic synapses. (2016)
  • 著者名/発表者名: Bito H, Kim R, Inoue M, Nonaka M, Ishii Y, Sakai K, Kawashima T, Yagishita-Kyo N, Matsushima A, Kamijo S, Okamura M, Goto M, Endo T, Horigane S, Okuno H, Takemoto-Kimura S, Fujii H.
  • 学会等名: 第93回日本生理学会大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（札幌市）
  • 年月日: 2016-03-22
• [学会発表] Rational design of ultrafast, high-affinity red calcium indicator for monitoring neuronal activity. (2015)
  • 著者名/発表者名: Inoue M, Takeuchi A, Horigane S, Fujii H, Kamijo S, Takemoto-Kimura S, Ohkura M, Gengyo-Ando K, Kano M, Nakai J, Kitamura K, Bito H.
  • 学会等名: The 45th Annual Meeting of the Society for Neuroscience
  • 発表場所: Chicago, USA
  • 年月日: 2015-10-17
  • 国際学会
• [学会発表] Synapse-to-Nucleus Signaling and CREB Regulation in Fear Memory. (2015)
  • 著者名/発表者名: Bito H
  • 学会等名: Gordon Research Conference on Amygdala in Health & Disease.
  • 発表場所: Stonehill College, Easton, Massachusetts, USA
  • 年月日: 2015-08-02
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Novel functions of Ca2+-dependent phosphorylation cascades in dendritogenesis and emotional behavior. (2015)
  • 著者名/発表者名: Takemoto-Kimura S, Suzuki K, Kamijo S, Horigane S, Kim R, Bito H.
  • 学会等名: Gordon Research Conference on Amygdala in Health & Disease.
  • 発表場所: Stonehill College, Easton, Massachusetts, USA
  • 年月日: 2015-08-02
  • 国際学会
• [学会発表] 高感度、超高速赤色カルシウムインディケーターの合理的設計による開発. (2015)
  • 著者名/発表者名: 井上昌俊, 竹内敦也, 堀金慎一郎, 大倉正道, 安藤恵子, 藤井哉, 上條諭志, 竹本-木村 さやか, 狩野方伸, 中井淳一, 喜多村和郎, 尾藤晴彦.
  • 学会等名: 第38回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場・神戸国際展示場（神戸）
  • 年月日: 2015-07-28
• [学会発表] 樹状突起形成および情動行動におけるカルシウム依存的リン酸化経路の新規機能解明. (2015)
  • 著者名/発表者名: 竹本ー木村さやか, 鈴木敢三, 上條諭志, 金 亮, 堀金慎一郎, 尾藤晴彦.
  • 学会等名: 第38回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場・神戸国際展示場（神戸）
  • 年月日: 2015-07-28
• [学会発表] Imaging of active neuronal ensembles in vivo. (2015)
  • 著者名/発表者名: Bito H
  • 学会等名: 10th International Conference for Neurons and Brain Diseases.
  • 発表場所: Xian Jiatong University, Xian, China
  • 年月日: 2015-06-22
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Understanding Arc to understand a memory engram (2015)
  • 著者名/発表者名: Bito H
  • 学会等名: The 28th Annual Meeting on the Neurobiology of Learning and Memory.
  • 発表場所: University of California at Irvine, Irvine, California, USA
  • 年月日: 2015-04-23
  • 国際学会 / 招待講演
• [産業財産権] カルシウム指示遺伝子 (2015)
  • 発明者名: 尾藤晴彦、井上昌俊、竹内敦也、中井淳一、大倉正道
  • 権利者名: 尾藤晴彦、井上昌俊、竹内敦也、中井淳一、大倉正道
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2015-06-08
  • 外国