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シグナル経路選択的活性化のための光応答性分子の開発と応用

研究課題

研究課題/領域番号 18K19382
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分46:神経科学およびその関連分野
研究機関生理学研究所

研究代表者

村越 秀治  生理学研究所, 脳機能計測・支援センター, 准教授 (90608142)

研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2019年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2018年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワードシグナル伝達 / 光応答性分子
研究成果の概要

本研究では、シナプス可塑性に必須なシグナル経路を選択的に光応答性分子で動作させ、それによって活性化する分子と細胞機能を観察する単一経路時空間活性イメージング法の確立を目指した。特に、光照射が可能な光応答性キナーゼを開発し、2光子励起を用いて、組織内神経細胞上の単一スパイン内で光応答性分子を活性化させることに成功した。これに加えて、光応答性キナーゼと2光子蛍光寿命イメージング顕微鏡システムを組み合わせることで単一シグナル経路をシナプスレベルで動作させ、下流シグナル分子の時空間的活性化をイメージングすることに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、新規の遺伝子コード型光応答性分子の開発に成功し、単一シナプスレベルで可塑的変化を惹起できた点で学術的意義が高い。さらにこの分子を2光子蛍光寿命イメージング顕微鏡システムを用いたFRETイメージングと組み合わせた。これにより、単一経路の分子活性化イメージングが組織深部でしかも単一シナプスレベルで可能になり、新たな分子イメージング法の開拓に成功した。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 5件、 招待講演 9件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] 二光子蛍光寿命イメージングと色素タンパク質によるタンパク質間相互作用の可視化2020

    • 著者名/発表者名
      村越秀治、植田大海
    • 雑誌名

      光学

      巻: 49 ページ: 20-25

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Reciprocal Activation within a Kinase-Effector Complex Underlying Persistence of Structural LTP.2019

    • 著者名/発表者名
      Saneyoshi T, Matsuno H, Suzuki A, Murakoshi H, Hedrick NG, Agnello E, O'Connell R, Stratton MM, Yasuda R, and Hayashi Y
    • 雑誌名

      Neuron

      巻: 102 号: 6 ページ: 11991210-11991210

    • DOI

      10.1016/j.neuron.2019.04.012

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] ShadowR: a novel chromoprotein with reduced non-specific binding and improved expression in living cells2019

    • 著者名/発表者名
      Murakoshi Hideji、Horiuchi Hiroshi、Kosugi Takahiro、Onda Maki、Sato Aiko、Koga Nobuyasu、Nabekura Junichi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 号: 1 ページ: 12072-12072

    • DOI

      10.1038/s41598-019-48604-4

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Rap2 and TNIK control Plexin-dependent tiled synaptic innervation in C. elegans.2018

    • 著者名/発表者名
      Chen Xi, Shibata AC, Hendi A, Kurashina M., Fortes E, Weilinger N, MacVicar B, Murakoshi H, Mizumoto K.
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 7

    • DOI

      10.7554/elife.38801

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Neuronal Synaptic Connections Organized by Small Numbers of Molecules.2018

    • 著者名/発表者名
      Murakoshi H.
    • 雑誌名

      Minorities and Small Numbers from Molecules to Organisms in Biology. Springer Singapore.

      巻: - ページ: 7-13

    • DOI

      10.1007/978-981-13-2083-5_2

    • ISBN
      9789811320828, 9789811320835
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 共焦点レーザー走査顕微鏡vi.FLIM-②タイムドメイン2018

    • 著者名/発表者名
      村越秀治
    • 雑誌名

      実験医学増刊 羊土社

      巻: - ページ: 57-58

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Optogenetic manipulation and imaging of signaling molecules in dendritic spines of neurons2020

    • 著者名/発表者名
      Hideji Murakoshi
    • 学会等名
      UK-Japan Neuroscience Symposium
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Optical manipulation and imaging of signaling molecules in dendritic spines of neurons2019

    • 著者名/発表者名
      村越秀治
    • 学会等名
      第60回日本組織細胞化学会総会・学術集会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] シナプス内シグナル分子の光操作と分子活性イメージング2019

    • 著者名/発表者名
      村越秀治
    • 学会等名
      "Chemistry for Neuroscience 2019”研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Optical manipulation and imaging of signaling molecules in dendritic spines of neurons.2019

    • 著者名/発表者名
      Hideji Murakoshi
    • 学会等名
      Current Trends and Future Directions of Synapse-Circuit Plasticity Research
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Optogenetic induction of synaptic plasticity at single synapses by photoactivatable CaMKII2019

    • 著者名/発表者名
      Hideji Murakoshi
    • 学会等名
      Cold Spring Harbor Laboratory Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Spatiotemporal manipulation and imaging of signaling molecules in neurons2019

    • 著者名/発表者名
      Hideji Murakoshi
    • 学会等名
      The 50th NIPS International Symposium
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Optogenetic manipulation of CaMKII activity in synapses.2019

    • 著者名/発表者名
      Hideji Murakoshi
    • 学会等名
      The 16th International Membrane Research Forum
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Optical manipulation and imaging of signaling molecules in dendritic spines of neurons2018

    • 著者名/発表者名
      村越秀治
    • 学会等名
      第70回日本細胞生物学会第51回日本発生生物学会合同学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Imaging Protein Activity by 2-photon Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy2018

    • 著者名/発表者名
      村越秀治
    • 学会等名
      The 66th NIBB Conference
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 生理学研究所 村越研究室

    • URL

      http://www.nips.ac.jp/multiphoton/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 村越研究室

    • URL

      http://www.nips.ac.jp/multiphoton/

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-07-25   更新日: 2023-03-16  

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