網膜神経回路の構築と機能発現の解析

• 研究課題/領域番号: 18H02593
• 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48010:解剖学関連
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 古川 貴久 大阪大学, 蛋白質研究所, 教授 (50260609)
• 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: 17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円); 2020年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2019年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2018年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
• キーワード: 網膜 / 神経回路 / 視細胞 / シナプス / ノックアウトマウス / 脳・神経 / 発生分化 / 神経科学 / 遺伝子 / 発生・分化 / マウス / 神経活動

研究成果の概要

我々は、中枢神経系の一部である網膜の視細胞の発生と維持の遺伝子制御機構の解明やシナプス形成の分子機構、さらには網膜色素変性症などの発症機構の解析を行ってきた。我々が同定した視細胞に優位に発現し、回路形成や機能に関わる候補遺伝子について機能解析を行った。候補遺伝子のノックアウトマウスやダブルノックアウトマウスを作製し、電気生理学的解析や組織学的な解析を行った。視細胞特異的なSamd7とSamd11遺伝子のダブルノックアウトマウスの解析から、これらの分子が桿体視細胞の光受容感度制御と視細胞のシナプス伝達の制御に必要であることを見出し、論文として報告した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果は、中枢神経系における神経回路形成と機能発現のメカニズムの理解の進歩に貢献するとともに、網膜変性症を含む失明にいたる網膜疾患の視覚再生研究の基盤となると期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Functional analysis of Samd11, a retinal photoreceptor PRC1 component, in establishing rod photoreceptor identity (2021)
  • 著者名/発表者名: Kubo Shun、Yamamoto Haruka、Kajimura Naoko、Omori Yoshihiro、Maeda Yamato、Chaya Taro、Furukawa Takahisa
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 号: 1 ページ: 4180-4180
  • DOI: 10.1038/s41598-021-83781-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Post-translational modification enzymes as key regulators of ciliary protein trafficking (2021)
  • 著者名/発表者名: Chaya Taro、Furukawa Takahisa
  • 雑誌名: The Journal of Biochemistry 巻: - 号: 6 ページ: 633-642
  • DOI: 10.1093/jb/mvab024
  • NAID: 40022686979
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Genetic Basis of Morphological Diversity in Domesticated Goldfish (2020)
  • 著者名/発表者名: Kon Tetsuo、Omori Yoshihiro、Fukuta Kentaro、Wada Hironori、Watanabe Masakatsu、Chen Zelin、Iwasaki Miki、Mishina Tappei、Matsuzaki Shin-ichiro S.、Yoshihara Daiki、Arakawa Jumpei、Kawakami Koichi、Toyoda Atsushi、Burgess Shawn M.、Noguchi Hideki、Furukawa Takahisa
  • 雑誌名: Current Biology 巻: 30 号: 12 ページ: 2260-2274.e6
  • DOI: 10.1016/j.cub.2020.04.034
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Inhibition of HDAC increases BDNF expression and promotes neuronal rewiring and functional recovery after brain injury (2020)
  • 著者名/発表者名: Sada Naoki、Fujita Yuki、Mizuta Nanano、Ueno Masaki、Furukawa Takahisa、Yamashita Toshihide
  • 雑誌名: Cell Death & Disease 巻: 11 号: 8 ページ: 655-655
  • DOI: 10.1038/s41419-020-02897-w
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Anterograde trafficking of ciliary MAP kinase?like ICK/CILK1 by the intraflagellar transport machinery is required for intraciliary retrograde protein trafficking (2020)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Kentaro、Noguchi Tatsuro、Takahara Mariko、Omori Yoshihiro、Furukawa Takahisa、Katoh Yohei、Nakayama Kazuhisa
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 295 号: 38 ページ: 13363-13376
  • DOI: 10.1074/jbc.ra120.014142
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Influence of Aging on the Retina and Visual Motion Processing for Optokinetic Responses in Mice (2020)
  • 著者名/発表者名: Sugita Yuko、Yamamoto Haruka、Maeda Yamato、Furukawa Takahisa
  • 雑誌名: Frontiers in Neuroscience 巻: 14
  • DOI: 10.3389/fnins.2020.586013
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The potential role of Arhgef33 RhoGEF in foveal development in the zebra finch retina (2020)
  • 著者名/発表者名: Sugiyama Takefumi、Yamamoto Haruka、Kon Tetsuo、Chaya Taro、Omori Yoshihiro、Suzuki Yutaka、Abe Kentaro、Watanabe Dai、Furukawa Takahisa
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 号: 1 ページ: 21450-21450
  • DOI: 10.1038/s41598-020-78452-6
  • NAID: 120006952776
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Molecular mechanisms underlying selective synapse formation of vertebrate retinal photoreceptor cells. (2020)
  • 著者名/発表者名: Furukawa T, Ueno A, Omori Y
  • 雑誌名: Cell Mol Life Science 巻: 77 号: 7 ページ: 1251-1266
  • DOI: 10.1007/s00018-019-03324-w
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Functional and Evolutionary Diversification of Otx2 and Crx in Vertebrate Retinal Photoreceptor and Bipolar Cell Development. (2020)
  • 著者名/発表者名: 5).Yamamoto H, Kon T, Omori Y, Furukawa T
  • 雑誌名: Cell Reports30 巻: 30 号: 3 ページ: 658-671.e5
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2019.12.072
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Retinal ON and OFF pathways contribute to initial optokinetic responses with different temporal characteristics (2020)
  • 著者名/発表者名: Sugita Yuko、Miura Kenichiro、Furukawa Takahisa
  • 雑誌名: European Journal of Neuroscience 巻: - 号: 4 ページ: 3160-3165
  • DOI: 10.1111/ejn.14697
  • 査読あり
• [雑誌論文] GRP30-expressing gastric chief cells do not differentiate but are eliminated via PDK-dependent cell competition during development of metaplasia. (2020)
  • 著者名/発表者名: 1.Hata M, Kinoshita H, Hayakawa Y, Konishi M, Tsuboi M, Oya Y, Hayata Y, Nakagawa H, Tateishi K, Fujiwara H, Hirata Y, Worthley DL, Muranishi Y, Furukawa T, Kon S, Tomita H, Wang TC, Koike K.
  • 雑誌名: Gastroenterology 巻: 158 号: 6 ページ: 1650-1666
  • DOI: 10.1053/j.gastro.2020.01.046
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Origin and evolution of the Rax homeobox gene by comprehensive evolutionary analysis (2020)
  • 著者名/発表者名: Kon Tetsuo、Furukawa Takahisa
  • 雑誌名: FEBS Open Bio 巻: - 号: 4 ページ: 657-673
  • DOI: 10.1002/2211-5463.12832
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Improvement of reduced electroretinographic responses in thymoma-associated retinopathy: a case report and literature review. (2020)
  • 著者名/発表者名: Mizobuchi K, Hayashi T, Katagiri S, Kim E, Ishiba Y, Watanabe S, Furukawa T, Nakano T
  • 雑誌名: Doc Ophthalmology 巻: - 号: 2 ページ: 195-204
  • DOI: 10.1007/s10633-020-09764-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cul3‐Klhl18 ubiquitin ligase modulates rod transducin translocation during light‐dark adaptation (2019)
  • 著者名/発表者名: Chaya Taro、Tsutsumi Ryotaro、Varner Leah Rie、Maeda Yamato、Yoshida Satoyo、Furukawa Takahisa
  • 雑誌名: The EMBO Journal 巻: 38 号: 23
  • DOI: 10.15252/embj.2018101409
  • 査読あり
• [学会発表] 自閉症関連遺伝子の網膜における機能解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 古川貴久
  • 学会等名: 第124回日本眼科学会総会
• [学会発表] 繊毛病の発症メカニズム解明と治療法開発を目指して (2020)
  • 著者名/発表者名: 古川貴久
  • 学会等名: 生命医科学研究所ネットワーク国際シンポジウム
• [学会発表] 繊毛内におけるタンパク質輸送制御のメカニズムと生理的意義の解明 (2020)
  • 著者名/発表者名: 茶屋太郎
  • 学会等名: 第93回日本生化学会大会
• [学会発表] Influences of normal aging retina on visual motion processing for optokinetic responses in mice (2020)
  • 著者名/発表者名: 杉田祐子
  • 学会等名: 第43回日本神経科学大会
• [学会発表] A role of glucose metabolism regulation in the retinal function (2020)
  • 著者名/発表者名: 前田和
  • 学会等名: 第43回日本神経科学大会
• [学会発表] 網膜視細胞における好気的解糖による代謝制御の解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 前田和
  • 学会等名: 第93回日本生化学会大会
• [学会発表] 網膜ミュラーグリア細胞標識マウスの作製および解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 斎藤里香
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Photoreceptor ribbon synapse is a factor regulating light adaptation of the visual information processing in mice (2020)
  • 著者名/発表者名: 杉村亮
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Ubiquitin-dependent regulation of transducin translocation during light and dark adaptation (2019)
  • 著者名/発表者名: Takahisa Furukawa
  • 学会等名: ARVO2019 Annual Meeting
• [学会発表] Molecular control of light-dark adaptation in the retina (2019)
  • 著者名/発表者名: Takahisa Furukawa, Taro Chaya, Ryotaro Tsutsumi, Yamato Maeda
  • 学会等名: KSBMB International Conference 2019
  • 招待講演
• [学会発表] 視細胞リボンシナプスは光刺激に対する順応を調整する働きを持つ (2019)
  • 著者名/発表者名: 杉田 祐子
  • 学会等名: NEURO2019
• [学会発表] Ubiquitin-dependent regulation of ciliary transport during light and dark adaptation in retinal photoreceptor cells (2019)
  • 著者名/発表者名: Taro Chaya, Ryotaro Tsutsumi, Leah Rie Varner, Yamato Maeda, Takahisa Furukawa
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Asia Cilia & Centrosomes
• [学会発表] Molecular mechanisms of light-dark adaptation in the retina (2019)
  • 著者名/発表者名: Takahisa Furukawa, Taro Chaya
  • 学会等名: Retinal workshop at OIST 2019
  • 招待講演
• [学会発表] 網膜視細胞におけるアンキリンリピート蛋白質PankyとPanky-likeの機能解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 行天大智, 古川貴久
  • 学会等名: 第66回日本生化学会近畿支部例会
• [学会発表] 網膜視細胞の明暗順応を制御するユビキチン化酵素の機能解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 前田和, 古川貴久
  • 学会等名: 第66回日本生化学会近畿支部例会
• [備考] 蛋白質研究所分子発生学研究室 業績集
  • URL: http://www.protein.osaka-u.ac.jp/furukawa_lab/achievements.html