CAST/ELKS蛋白質ファミリーによるアクティブゾーン機能制御機構の解明

• 研究課題/領域番号: 15H04272
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 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: 山梨大学
• 研究代表者: 大塚 稔久 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (40401806)
• 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: 18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円); 2017年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円); 2016年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2015年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
• キーワード: 神経科学 / 神経伝達物質・受容体 / アクティブゾーン / 分子細胞神経科学 / 小脳 / CAST / ELKS

研究成果の概要

CASTとファミリーメンバーELKSに着目して、神経伝達物質の放出過程および回路形成における役割の解明を進めてきた。そこで、CASTがシナプス小胞のリサイクリング過程を制御すること、CASTのリン酸化がプレシナプス性の短期可塑性・シナプス抑圧を制御していることを明らかにした。また遺伝子改変マウスの解析から、CASTとELKSが協調して網膜リボンシナプスの構築と維持、そこでのシナプス伝達を制御することを明らかにした。さらに、小脳ではシナプスの回路形成に顕著な異常が見出された。
以上の成果から、CAST/ELKSファミリーが基本的なシナプス伝達のみならず神経回路形成にも関与することが示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Mutations in bassoon in individuals with familial and sporadic progressive supranuclear palsy-like syndrome (2018)
  • 著者名/発表者名: Yabe I, Yaguchi H, Kato Y, Miki Y, Takahashi H, Tanikawa S, Shirai S, Takahashi I, Kimura M, Hama Y, Matsushima M, Fujioka S, Kano T, Watanabe M, Nakagawa S, Kunieda Y, Ikeda Y, Hasegawa M, Nishihara H, Ohtsuka T, Tanaka S, Tsuboi Y, Hatakeyama S, Wakabayashi K, Sasaki H
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 8 号: 1 ページ: 819-819
  • DOI: 10.1038/s41598-018-19198-0
  • NAID: 120006377499
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Synaptic localisation of SRF coactivators, MKL1 and MKL2, and their role in dendritic spine morphology (2018)
  • 著者名/発表者名: Kaneda Marisa、Sakagami Hiroyuki、Hida Yamato、Ohtsuka Toshihisa、Satou Natsumi、Ishibashi Yuta、Fukuchi Mamoru、Krysiak Anna、Ishikawa Mitsuru、Ihara Daisuke、Kalita Katarzyna、Tabuchi Akiko
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 号: 1 ページ: 727-727
  • DOI: 10.1038/s41598-017-18905-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] CAST: Its molecular structure and phosphorylation-dependent regulation of presynaptic plasticity (2018)
  • 著者名/発表者名: Hamada Shun、Ohtsuka Toshihisa
  • 雑誌名: Neurosci. Res. 巻: 127 ページ: 25-32
  • DOI: 10.1016/j.neures.2017.12.005
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A Wnt5 Activity Asymmetry and Intercellular Signaling via PCP Proteins Polarize Node Cells for Left-Right Symmetry Breaking. (2017)
  • 著者名/発表者名: Minegishi, K., Hashimoto, M., Ajima, R., Takaoka, K., Shinohara, K., Ikawa, Y., Nishimura, H., McMahon, AP., Willert, K., Okada, Y., Sasaki, H., Shi, D., Fujimori, T., Ohtsuka, T., Igarashi, Y., Yamaguchi, TP., Shimono, A., Shiratori, H., Hamada, H.
  • 雑誌名: Dev Cell. 巻: 40 号: 5 ページ: 439-452
  • DOI: 10.1016/j.devcel.2017.02.010
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The Auxiliary calcium channel subunitα2δ4 is required for axonal elaboration, synaptic transmission, and wiring of rod photoreceptors (2017)
  • 著者名/発表者名: Wang, Y., Fehlhaber, K.E., Sarria, I., Cao, Y., Ingram, N.T., Guerrero-Given, D., Throesch, B., Baldwin, K., Kamasawa, N., Ohtsuka, T., Sampath, A.P., Martemyanov, K.A.
  • 雑誌名: Neuron 巻: 93 号: 6 ページ: 1359-1374
  • DOI: 10.1016/j.neuron.2017.02.021
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] SAD-B Phosphorylation of CAST Controls Active Zone Vesicle Recycling for Synaptic Depression. (2016)
  • 著者名/発表者名: Mochida, S.*, Hida, Y., Tanifuji, S., Hagiwara, A., Hamada, S., Abe, M., Huan, M., Yasumura, M., Kitajima, I., Sakimura, K., Ohtsuka, T*.
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 16 号: 11 ページ: 2901-2913
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2016.08.020
  • 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] The active zone protein CAST regulates synaptic vesicle recycling and quantal size in the mouse hippocampus. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi S, Hida Y, Ishizaki H, Inoue E, Tanaka-Okamoto M, Yamasaki M, Miyazaki T, Masahiro F, Kitajima I, Takai Y, Watanabe M, Ohtsuka T, Manabe T
  • 雑誌名: Eur J Neurosci. 巻: 44 号: 5 ページ: 2272-2284
  • DOI: 10.1111/ejn.13331
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dopamine synapse is a neuroligin-2–mediated contact between dopaminergic presynaptic and GABAergic postsynaptic structures. (2016)
  • 著者名/発表者名: Uchigashima, M., Ohtsuka, T., Kobayashi, K., Watanabe, M.
  • 雑誌名: PNAS 巻: - 号: 15 ページ: 4206-4211
  • DOI: 10.1073/pnas.1514074113
  • NAID: 120005849913
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] SAD-B Kinase regulates presynaptic vesicular dynamics at hippocampal Schaffer collateral synapses and affects contextual fear memory. (2016)
  • 著者名/発表者名: Watabe, A.M., Nagase, M., Hagiwara, A., Hida, Y., Tsuji, M., Ochiai, T., Kato, F., Ohtsuka, T.
  • 雑誌名: Journal of Neurochemistry 巻: 136: 号: 1 ページ: 36-47
  • DOI: 10.1111/jnc.13379
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Integral system by the active zone proteins CAST and ELKS to control retinal synaptic transmission and photoreceptor remodeling. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ohtsuka T.
  • 学会等名: 第95回日本生理学会大会
• [学会発表] Molecular Mechanisms of Presynaptic Transmission. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ohtsuka T.
  • 学会等名: The first international symposium for frontend brain science: University of Yamanashi 2018.
  • 国際学会
• [学会発表] Integral system by CAST/ELKS protein family to regulate retinal photoreceptor development and maintenance. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ohtsuka T.
  • 学会等名: BRI International Symposium 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] CAST Phosphorylation in Control of Short-term Plasticity at the presynaptic Active Zones. (2017)
  • 著者名/発表者名: 大塚稔久
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] Decoding short-term synaptic plasticity: implication of CAST phosphorylation in control of synaptic plasticity at the excitatory synapses (2016)
  • 著者名/発表者名: Toshihisa Ohtsuka
  • 学会等名: The 47th NIPS International Symposium “Decoding Synapses”
  • 発表場所: Okazaki Conference Center (OCC), Okazaki, Aichi
  • 年月日: 2016-10-26
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Exploration of neural mechanism involved in the adequate (2016)
  • 著者名/発表者名: Hagiwara A., Sugiyama N., Ohtsuka T.
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-07-20
• [学会発表] プレシナプス・キナーゼSAD-Bによるシナプス小胞ダイナミクスと可塑性制御の分子基盤 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大塚稔久
  • 学会等名: 生理学研究所研究会「シナプス・神経ネットワークの機能ダイナミクス」
  • 発表場所: 生理学研究所（愛知県岡崎市）
  • 年月日: 2015-12-03
  • 招待講演
• [学会発表] The active zone proteins CAST and ELKS regulate the structure and function of retinal ribbon synapses. (2015)
  • 著者名/発表者名: Toshihisa Ohtsuka
  • 学会等名: Ribbon Synapses Symposium
  • 発表場所: ゲッティンゲン（ドイツ）
  • 年月日: 2015-09-24
  • 招待講演
• [学会発表] 神経終末アクティブゾーンの分子構造基盤とその破綻 ～構造分子解析から脳高次機能の解明へ向けて～ (2015)
  • 著者名/発表者名: 大塚稔久
  • 学会等名: 招待セミナー
  • 発表場所: 東京医科歯科大学（東京都文京区）
  • 年月日: 2015-06-23
  • 招待講演
• [学会発表] CAST and ELKS: molecular determinants for the presynaptic active zone (2015)
  • 著者名/発表者名: Toshihisa Ohtsuka
  • 学会等名: Invited seminar
  • 発表場所: マイアミ(アメリカ合衆国）
  • 年月日: 2015-06-03
  • 招待講演
• [学会発表] 神経伝達物質の放出から捉える脳の高次機能とその破綻 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大塚稔久
  • 学会等名: 第10回山梨脳・血管セミナー
  • 発表場所: 甲府富士屋ホテル（山梨県甲府市）
  • 年月日: 2015-04-24
  • 招待講演
• [図書] Presynaptic Terminals (2015)
  • 著者名/発表者名: Ohtsuka, T.
  • 総ページ数: 15
  • 出版者: Springer Japan
• [備考] 山梨大学医学部生化学講座第一教室ホームページ
  • URL: http://www.med.yamanashi.ac.jp/basic/bioche01/
• [備考] 山梨大学・大学院総合研究部・医学域基礎医学系・生化学講座第一教室
• [備考] 大塚研究室ホームページ
  • URL: http://www.med.yamanashi.ac.jp/basic/bioche01/index.html