神経回路再編成の神経活動依存性と関わる分子群の同定

• 研究課題/領域番号: 15H05568
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 神経生理学・神経科学一般
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 上阪 直史 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 助教 (70597624)
• 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: 23,400千円 (直接経費: 18,000千円、間接経費: 5,400千円); 2017年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2016年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2015年度: 13,390千円 (直接経費: 10,300千円、間接経費: 3,090千円)
• キーワード: シナプス / シナプス刈り込み / 神経活動 / シナプス入力 / 登上線維 / プルキンエ細胞 / バーグマングリア / 小脳 / 分子機構 / 発達 / 神経活動依存性 / 分子メカニズム / 遺伝子操作 / スクリーニング

研究成果の概要

動物の生後発達において、脳内では必要なシナプスは強められて残存し、不必要なシナプスは弱められて除去されることによって、成熟した機能的神経回路が完成する（シナプスの刈り込み）。本研究では、シナプス刈り込みの神経活動依存性とその分子基盤の解明を目指し、モデル系として、小脳の登上線維-プルキンエ細胞シナプスの生後発達の機構を解明することを目指した。その結果、登上線維の活動が、不要なシナプスの除去を促進すること、登上線維によるプルキンエ細胞の支配を完成するのに必要であることを見出した。またシナプス刈り込みの促進分子・調節分子として、BDNF・Progranulinを見出した。

研究成果

• [国際共同研究] RWTH Aachen(ドイツ)
• [国際共同研究] Department of Anatomy and Cell Biology/University of Kansas, School of Medicine(米国)
• [雑誌論文] Retrograde Signaling from Progranulin to Sort1 Counteracts Synapse Elimination in the Developing Cerebellum (2018)
  • 著者名/発表者名: Uesaka N, Abe M, Konno K, Yamazaki M, Sakoori K, Watanabe T, Kao TH, Mikuni T, Watanabe M, Sakimura K and Kano M
  • 雑誌名: Neuron 巻: 94（４）
  • 査読あり
• [雑誌論文] Presynaptic Mechanisms Mediating Retrograde Semaphorin Signals for Climbing Fiber Synapse Elimination During Postnatal Cerebellar Development (2018)
  • 著者名/発表者名: Uesaka N, Kano M
  • 雑誌名: Cerebellum 巻: 17 号: 1 ページ: 17
  • DOI: 10.1007/s12311-017-0888-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Retrograde BDNF to TrkB signaling promotes synapse elimination in the developing cerebellum (2017)
  • 著者名/発表者名: Choo M, Miyazaki T, Yamazaki M, Kawamura M, Nakazawa T, Zhang J, Tanimura A, Uesaka N, Watanabe M, Sakimura K, Kano M.
  • 雑誌名: Nat Commun. 巻: 8 号: 1 ページ: 195-195
  • DOI: 10.1038/s41467-017-00260-w
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Metabotropic Glutamate Receptor Subtype 1 Mediates Experience-Dependent Maintenance of Mature Synaptic Connectivity in the Visual Thalamus (2016)
  • 著者名/発表者名: Madoka Narushima, Motokazu Uchigashima, Yuki Yagasaki, Takeshi Harada, Yasuyuki Nagumo, Naofumi Uesaka, Kouichi Hashimoto, Atsu Aiba, Masahiko Watanabe, Mariko Miyata and Masanobu Kano
  • 雑誌名: Neuron 巻: 91 号: 5 ページ: 1097
  • DOI: 10.1016/j.neuron.2016.07.035
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Consensus Paper: class FormattedString { value: Cerebellar Development } (2015)
  • 著者名/発表者名: Leto K, Arancillo M, Becker EB, Buffo A, Chiang C, Ding B, Dobyns WB, Dusart I, Haldipur P, Hatten ME, Hoshino M, Joyner AL, Kano M, Kilpatrick DL, Koibuchi N, Marino S, Martinez S, Millen KJ, Millner TO, Miyata T
  • 雑誌名: Cerebellum 巻: 15 号: 6 ページ: 789
  • DOI: 10.1007/s12311-015-0724-2
  • URL: https://pure.teikyo.jp/en/publications/eaabf50b-e97f-47a3-bc59-077237c36e2b
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Roles of retrograde signaling in climbing fiber to Purkinje cell synapse elimination during postnatal cerebellar development (2017)
  • 著者名/発表者名: Naofumi Uesaka and Masanobu Kano
  • 学会等名: the 8th International Symposium of the Society for Research on the Cerebellum and Ataxia
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Regulation of climbing fiber synapse elimination in the developing cerebellum by retrograde signaling (2017)
  • 著者名/発表者名: Naofumi Uesaka and Masanobu Kano
  • 学会等名: 第４０回日本神経科学学会
  • 招待講演
• [学会発表] BDNF to TrkB signaling promotes climbing fiber synapse elimination in the developing cerebellum (2017)
  • 著者名/発表者名: Myeong Jeong Choo,Taisuke Miyazaki, Maya Yamasaki, Meiko Kawamura, Takanobu Nakazawa, Asami Tanimura, Naofumi Uesaka, Masahiko Watanabe, Kenji Sakimura, Masanobu Kano
  • 学会等名: 第４０回日本神経科学学会
• [学会発表] Involvement of Fndc3b, a fibronectin type III domain-containing protein, in climbing fiber synapse elimination during postnatal cerebellar development (2017)
  • 著者名/発表者名: Celine Mercier, Takaki Watanabe, Taisuke Miyazaki, Masahiko Watanabe, Naofumi Uesaka, Masanobu Kano
  • 学会等名: 第４０回日本神経科学学会
• [学会発表] Calcium channels in cerebellar synapses bind to extracellular ligand and organize presynaptic active zones (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Nishimune,Takafumi Mizushige, Naofumi Uesaka, Tomohiro Numata, Jie Chen, Badawi Yomna, Yomna Badawi, Yasuo Mori, Masanobu Kano
  • 学会等名: 第４０回日本神経科学学会
• [学会発表] Screening of autism spectrum disorder-associated molecules that are involved in climbing fiber-Purkinje cell synapse elimination in the developing mouse cerebellum (2017)
  • 著者名/発表者名: Takaki Watanabe, Shutaro Inoue, Naofumi Uesaka, Masanobu Kano
  • 学会等名: 第４０回日本神経科学学会
• [学会発表] The frontotemporal dementia related gene, granulin regulates developmental synapse elimination in the cerebellum (2016)
  • 著者名/発表者名: 上阪 直史、狩野 方伸
  • 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（北海道・札幌）
  • 年月日: 2016-03-22
• [学会発表] Type 1 metabotropic glutamate receptor maintains matu re retinogenicu late synaptic connectivity in the visual thalamus (2016)
  • 著者名/発表者名: 鳴島 円、内ヶ島 基政、矢ヶ崎 有希、原田 武志、南雲 康之、上阪 直史、渡邉 貴樹、 橋本 浩一、饗場 篤、渡辺 雅彦、宮田 麻理子、狩野 方伸
  • 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（北海道・札幌）
  • 年月日: 2016-03-22
• [学会発表] Progranulin regulates climbing fiber synapse elimination during postnatal cerebellar development (2015)
  • 著者名/発表者名: 上阪直史、阿部 学、山崎 真弥、今野 幸太郎、三國 貴康、渡辺 雅彦、崎村 建司、狩野 方伸
  • 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（兵庫・神戸）
  • 年月日: 2015-07-28
• [学会発表] Retrograde signaling involved in climbing fiber synapse elimination in the developing cerebellum (2015)
  • 著者名/発表者名: 狩野方伸、上阪直史
  • 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（兵庫・神戸）
  • 年月日: 2015-07-28
  • 招待講演
• [学会発表] Knockdown of CNTNAP2 in neurons of the prefrontal cortex impairs synaptic function and causes impaired social behavior (2015)
  • 著者名/発表者名: 酒井 浩旭 、佐郡 和人 、上阪 直史 、狩野 方伸
  • 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（兵庫・神戸）
  • 年月日: 2015-07-28
• [学会発表] Roles of neuroligin-2 in inhibitory synaptic transmission and climbing fiber synapse elimination in Purkinje cells during postnatal cerebellar development (2015)
  • 著者名/発表者名: Suk King Lai、Naofumi Uesaka、Masanobu Kano
  • 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（兵庫・神戸）
  • 年月日: 2015-07-28
• [学会発表] 逆行性シグナルによる発達期シナプス刈り込みの制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 上阪直史
  • 学会等名: 生理研研究会「シナプスの構造構築と機能発現の分子基盤」
  • 発表場所: 生理学研究所（愛知・岡崎）
  • 年月日: 2015-06-18
  • 招待講演
• [備考] ホームページ
  • URL: http://plaza.umin.ac.jp/~neurophy/Kano_Lab_j/Top_j.html
• [備考] 研究室ホームページ
  • URL: http://plaza.umin.ac.jp/~neurophy/Kano_Lab_j/Top_j.html