脳内シナプス結合の構造情報データベースの基盤形成

• 研究課題/領域番号: 17K19446
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 神経科学およびその関連分野
• 研究機関: 福井大学
• 研究代表者: 深澤 有吾 福井大学, 学術研究院医学系部門, 教授 (60343745)
• 研究分担者: 石川 達也 金沢大学, 医学系, 助教 (00750209) ; 加藤 輝 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(新分野創成センター、アストロバイオロジーセンター、生命創成探究, 生命創成探究センター, 特任助教 (30391915)
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円); 2018年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2017年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: シナプス結合 / 微細構造 / 三次元再構築 / 電子顕微鏡 / 微細形態 / 定量解析 / FIB-SEM / 超微形態 / シナプス / 構造相関

研究成果の概要

本研究は、脳内シナプス8種類の詳細な微細構造情報、及び、各微細構造間に見られる統計学的に有意な相関を明らかにした。その結果、シナプス結合構造の共通則と固有則の両面が明らかになった。更に、個々のシナプス結合固有の構造特徴は神経活動やシナプス可塑性の影響を受けずに決定されていることを明らかにし、特定の遺伝子産物が特定のシナプス結合構造の特徴の制御に関与することも示唆した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は脳内の複数のシナプス結合種の構造特徴を明らかにし、脳内シナプスの共通の構造則と固有則に関する知見を創出し、更には各種遺伝子のシナプス結合構造の構築への影響等を明らかにした。これらの知見は脳内神経回路の動作メカニズムや調節メカニズムを理解する基礎となり、更には神経疾患の病態解明の一助となることも期待できる。

研究成果

• [国際共同研究] Castilla-La Mancha University(Spain)
• [国際共同研究] IST Austria(Austria)
• [国際共同研究] University of Pittsburgh Medical School(米国)
• [雑誌論文] PIP3-Phldb2 is crucial for LTP regulating synaptic NMDA and AMPA receptor density and PSD95 turnover (2019)
  • 著者名/発表者名: Xie Min-Jue、Ishikawa Yasuyuki、Yagi Hideshi、Iguchi Tokuichi、Oka Yuichiro、Kuroda Kazuki、Iwata Keiko、Kiyonari Hiroshi、Matsuda Shinji、Matsuzaki Hideo、Yuzaki Michisuke、Fukazawa Yugo、Sato Makoto
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 号: 1 ページ: 4305-4305
  • DOI: 10.1038/s41598-019-40838-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Microglial SIRPα regulates the emergence of CD11c+ microglia and demyelination damage in white matter. (2019)
  • 著者名/発表者名: Sato-Hashimoto M, Nozu T, Toriba R, Horikoshi A, Akaike M, Kawamoto K, Hirose A, Hayashi H, Nagai H, Shimizu W, Saiki A., Ishikawa T, Elhanbaly R, Kotani T, Murata Y, Saito Y, Naruse M, Shibasaki K, Oldenborg P.-A, Jung S, Matozaki T, Fukazawa Y, Ohnishi H.
  • 雑誌名: eLife 巻: - ページ: 1-29
  • DOI: 10.7554/elife.42025
  • NAID: 120006604638
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Opposing roles of dopamine receptor D1- and D2-expressing neurons of the anteromedial olfactory tubercle in acquisition of place preference (2019)
  • 著者名/発表者名: Koshi Murata, Tomoki Kinoshita, Yugo Fukazawa, Kenta Kobayashi, Akihiro Yamanaka, Takatoshi Hikida, Hiroyuki Manabe, and Masahiro Yamaguchi
  • 雑誌名: Frontiers in Behavioral Neuroscience 巻: 13 ページ: 50-50
  • DOI: 10.3389/fnbeh.2019.00050
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Layer-specific morphological and molecular differences in neocortical astrocytes and their dependence on neuronal layers (2018)
  • 著者名/発表者名: Lanjakornsiripan Darin、Pior Baek-Jun、Kawaguchi Daichi、Furutachi Shohei、Tahara Tomoaki、Katsuyama Yu、Suzuki Yutaka、Fukazawa Yugo、Gotoh Yukiko
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 9 号: 1 ページ: 1623-1623
  • DOI: 10.1038/s41467-018-03940-3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Elasticity-based boosting of neuroepithelial nukleokinesis via indirect energy transfer from mother to daughter (2018)
  • 著者名/発表者名: Tomoyasu Shinoda, Arata Nagasaka, Yasuhiro Inoue, Ryo Higuchi, Yoshiaki Minami, Kagayaki Kato, Makoto Suzuki, Takefumi Kondo, Takumi Kawaue, Kanako Saito, Naoto Ueno, Yugo Fukazaawa, Masaharu Nagayama, Takashi Miura, Taiji Adachi, Takaki Miyata
  • 雑誌名: PLoS Biology 巻: 16 号: 4 ページ: 2004426-2004426
  • DOI: 10.1371/journal.pbio.2004426
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Optogenetic Control of Synaptic AMPA Receptor Endocytosis Reveals Roles of LTD in Motor Learning (2018)
  • 著者名/発表者名: Kakegawa Wataru、Katoh Akira、Narumi Sakae、Miura Eriko、Motohashi Junko、Takahashi Akiyo、Kohda Kazuhisa、Fukazawa Yugo、Yuzaki Michisuke、Matsuda Shinji
  • 雑誌名: Neuron 巻: 99 号: 5 ページ: 985-998
  • DOI: 10.1016/j.neuron.2018.07.034
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] SK2 Channels Associate With mGlu1α Receptors and CaV2.1 Channels in Purkinje Cells (2018)
  • 著者名/発表者名: Lujan Rafael、Aguado Carolina、Ciruela Francisco、Arus Xavier Morato、Martin-Belmonte Alejandro、Alfaro-Ruiz Rocio、Martinez-Gomez Jesus、de la Ossa Luis、Watanabe Masahiko、Adelman John P、Shigemoto Ryuichi、Fukazawa Yugo
  • 雑誌名: Frontiers in Cellular Neuroscience 巻: 12 ページ: 311-311
  • DOI: 10.3389/fncel.2018.00311
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Optogenetic Activation of Non-Nociceptive Aβ Fibers Induces Neuropathic Pain-LikeSensory and Emotional Behaviors after Nerve Injury in Rats. (2018)
  • 著者名/発表者名: Tashima R, Koga K, Sekine M, Kanehisa K, Kohro Y, Tominaga K,Matsushita K, Tozaki-Saitoh H, Fukazawa Y, Inoue K, Yawo H, Furue H, Tsuda M
  • 雑誌名: eNeuro 巻: 5(1) 号: 1 ページ: 0450-17
  • DOI: 10.1523/eneuro.0450-17.2018
  • NAID: 130007901054
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Differential association of GABAB receptors with their effector ion channels in Purkinje cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Lujan R, Aguado C, Ciruela F, Cozar J, Kleindienst D, de la Ossa L, Wickman K, Watanabe M, Shigemoto R, Fukazawa Y
  • 雑誌名: Brain Structure and Function 巻: 223 号: 3 ページ: 565-1587
  • DOI: 10.1007/s00429-017-1568-y
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 凍結割断レプリカ標識法と免疫タグノックインを組合せた神経細胞におけるNa+/K+ ATPase alpha 3の定量的膜上分布解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 黒田一樹，石川達也，村田航志，深澤有吾
  • 学会等名: 第124回日本解剖学会全国学術集会
• [学会発表] Construction rules of the axospinous synapses revealed by FIB-SEM imaging (2019)
  • 著者名/発表者名: Yugo Fukazawa, Taito Sakurai, Ruwaida Elhanbaly, Tatsuya Ishikawa
  • 学会等名: 9th Federation of the Asian and Oceanian Physiological Societies Congress
  • 国際学会
• [学会発表] 白質の損傷と修復を制御するミクログリアの分子シグナル (2018)
  • 著者名/発表者名: 永井裕美，橋本美穂，堀越絢乃，Ruwaida Elhanbaly，石川達也，的崎尚，深澤有吾，大西浩史
  • 学会等名: 第61回日本神経化学会大会
• [学会発表] Construction rules of the axospinous synapse revealed by quantitative electron microscopy and novel structural anomalies of the synapse in gene-mutated mouse lines (2018)
  • 著者名/発表者名: Yugo Fukazawa
  • 学会等名: 第41回日本神経科学大会
• [学会発表] Endosomal Q-SNARE Syntaxin 7 specifies a subpopulation of recycling synaptic vesicles preferentially responsive to high frequency stimulation (2018)
  • 著者名/発表者名: Yasunori Mori, Yugo Fukazawa, Shigeo Takamori
  • 学会等名: 第70回日本細胞生物学会大会
• [学会発表] 軸索-棘シナプス結合の微細構造相関解析とその応用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 深澤有吾, Elhanbaly Ruwaida, 石川達也
  • 学会等名: 日本解剖学会総会全国学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] SDS-FRL法による定量的膜分子局在解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 深澤有吾
  • 学会等名: 日本細胞生物学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] Common and Unique Ultrastructural Rules across Axospinous Synapses in the Mouse Brain Revealed by FIB-SEM Imaging (2017)
  • 著者名/発表者名: Yugo Fukazawa
  • 学会等名: Nepal-Japan Neurosymposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 凍結割断レプリカ免疫標識法を中心とした免疫電子顕微鏡法による分子局在解析の基礎と応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 深澤有吾
  • 学会等名: 新学術領域研究「先端モデル動物支援プラットフォーム」
  • 招待講演
• [備考] 脳形態機能学（解剖学２）
  • URL: https://www.med.u-fukui.ac.jp/laboratory/brain/
• [備考] 福井大学医学部脳形態機能学（解剖学２）
  • URL: http://www-n.med.u-fukui.ac.jp/laboratory/brain/