哺乳類中枢シナプス伝達・短期可塑性メカニズムの解明

• 研究課題/領域番号: 18H02530
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分46010:神経科学一般関連
• 研究機関: 同志社大学
• 研究代表者: 坂場 武史 同志社大学, 脳科学研究科, 教授 (80609511)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円); 2020年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2019年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2018年度: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円)
• キーワード: シナプス / 神経 / 可塑性

研究成果の概要

哺乳類中枢シナプスの伝達、可塑性メカニズムを明らかにするため、海馬苔状線維-CA3シナプスの前後部記録を中心技術として研究をおこなった。①伝達物質放出のCa依存性を調べたところ、ほかの中枢シナプスと差がなかった。伝達物質放出確率の低さはCaチャネルクラスターと伝達物質放出部位の緩いカップリングによるものであることがわかった。②短期・長期シナプス可塑性と関連するcAMP依存性伝達物質放出量の増大は、Caチャネルが集積することによってCaチャネルクラスターが拡大し、伝達物質放出部位付近の局所Ca濃度が増大するためであることがわかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、哺乳類中枢シナプスのシナプス前後部記録によって、厳密に伝達特性を測定し、それによって、伝達、可塑性の分子細胞メカニズムを明らかにした。海馬苔状線維シナプスではCa-伝達物質放出連関が特殊であり、それが伝達効率の低さの主要因となっていること、また可塑性因子であるcAMPによってCaチャネルクラスターが拡大し、それによって伝達物質放出量増大によってシナプス増強などの可塑性がおこることが明らかになった。

研究成果

• [国際共同研究] ベルリン自由大学(ドイツ)
• [雑誌論文] Rapid Ca2+ channel accumulation contributes to cAMP-mediated increase in transmission at hippocampal mossy fiber synapses (2021)
  • 著者名/発表者名: Fukaya Ryota、Maglione Marta、Sigrist Stephan J.、Sakaba Takeshi
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 118 号: 9
  • DOI: 10.1073/pnas.2016754118
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Direct imaging of rapid tethering of synaptic vesicles accompanying exocytosis at a fast central synapse (2020)
  • 著者名/発表者名: Miki Takafumi、Midorikawa Mitsuharu、Sakaba Takeshi
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 117 号: 25 ページ: 14493-14502
  • DOI: 10.1073/pnas.2000265117
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Intersectin-Mediated Clearance of SNARE Complexes Is Required for Fast Neurotransmission (2020)
  • 著者名/発表者名: Jaepel Maria、Gerth Fabian、Sakaba Takeshi、Bacetic Jelena、Yao Lijun、Koo Seong-Joo、Maritzen Tanja、Freund Christian、Haucke Volker
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 30 号: 2 ページ: 409-420.e6
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2019.12.035
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Developmental changes in the excitatory short‐term plasticity at input synapses in the rat inferior colliculus (2019)
  • 著者名/発表者名: Kitagawa Mako、Sakaba Takeshi
  • 雑誌名: European Journal of Neuroscience 巻: 50 号: 5 ページ: 2830-2846
  • DOI: 10.1111/ejn.14422
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ca-dependence of synaptic vesicle exocytosis and endocytosis at the hippocampal mossy fibre terminal (2019)
  • 著者名/発表者名: Miyano R., Miki T., Sakaba T.
  • 雑誌名: J. Physiol. 巻: 597 号: 16 ページ: 4373-4386
  • DOI: 10.1113/jp278040
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hapln4/Bral2 is a selective regulator for formation and transmission of GABAergic synapses between Purkinje and deep cerebellar nuclei neurons (2018)
  • 著者名/発表者名: Edamatsu Midori、Miyano Rinako、Fujikawa Atsushi、Fujii Fuminari、Hori Tetsuya、Sakaba Takeshi、Oohashi Toshitaka
  • 雑誌名: Journal of Neurochemistry 巻: 147 号: 6 ページ: 748-763
  • DOI: 10.1111/jnc.14571
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Optimal dissection of a model circuit (2018)
  • 著者名/発表者名: Sakaba Takeshi
  • 雑誌名: The Journal of Physiology 巻: 596 号: 20 ページ: 4807-4808
  • DOI: 10.1113/jp276895
  • 査読あり
• [学会発表] Comparison of the transmitter release properties between the calyx of Held synapse and mossy fiber-CA3 synapse. (2019)
  • 著者名/発表者名: Sakaba T
  • 学会等名: Quantitative Aspects of Membrane Fusion and Fission, Biophysical Society thematic meeting, Padova,Italy
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Kinetics of transmitter release at hippocampal mossy fiber synapses (2019)
  • 著者名/発表者名: Sakaba T
  • 学会等名: 日米脳：シナプス―回路シンポジウム、御殿場
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Biophysics of transmitter release at the mossy fiber synapse. (2019)
  • 著者名/発表者名: Sakaba T
  • 学会等名: BMI seminar, EPFL Lausanne, Swiss
  • 招待講演
• [学会発表] Ca-secretion coupling at mammalian CNS (2019)
  • 著者名/発表者名: Sakaba T
  • 学会等名: FAOPS meeting, 神戸
  • 国際学会
• [学会発表] Regulation of exocytosis by cAMP at hippocampal mossy fiber terminals. (2018)
  • 著者名/発表者名: Sakaba T
  • 学会等名: 日本神経科学学会 神戸
• [学会発表] Biophysics of Neurotransmitter Release at Central Synapses. (2018)
  • 著者名/発表者名: Sakaba T
  • 学会等名: n NIH Neuroscience seminar series,National Institute for Health, USA, Invited talk,
  • 招待講演
• [備考] http://brainscience.doshisha.ac.jp/
• [備考] NIH neuroscience seminar series (2018.12)
  • URL: https://videocast.nih.gov/summary.asp?Live=28085&bhcp=1