抑制性ニューロンに発現するNMDA受容体の局在・機能に関する分子解剖学的研究

• 研究課題/領域番号: 19700315
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 神経解剖学・神経病理学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 深谷 昌弘 北海道大学, 大学院医学研究科, 助教 (10360900)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2008
• 研究課題ステータス: 完了 (2008年度)
• 配分額: 3,690千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 390千円); 2008年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2007年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
• キーワード: NMDA受容体 / 抑制性ニューロン / NR2D / NR3A / 大脳皮質 / 海馬 / 小脳 / 免疫電子 / 顕微鏡法 / 免疫電子顕微鏡法

研究概要

本研究課題では、抑制性ニューロンにおいて発現するNMDA受容体の調節サブユニットであるNR2DおよびNR3Aサブユニットに着目し、その発現細胞と細胞内局在、それらを介する神経回路、シナプス可塑性への関与の有無を明らかにすることを目的として研究を行った。
まず、マウス大脳皮質および海馬での抑制制ニューロンにおけるNMDA受容体NR2Dサブユニットに対する特異抗体を用いた局在解析を蛍光多重免疫染色法や免疫電子顕微鏡法を用いて行った。
その結果、大脳皮質のNR2Dサブユニットは、parvalbumin陽性介在抑制性ニューロンの非対称性シナプスの後シナプス部位に局在していた。
また、これらの前シナプスはVGluT1, VGluT2陽性であることから大脳皮質-大脳皮質間と視床-大脳皮質間のシナプス両方に発現することが明らかとなった。
さらに、海馬においてもparvalbumin陽性介在抑制性ニューロンに発現していた。
これらの結果から、NR2Dサブユニットは一部の介在ニューロンの興奮性シナプス後部で機能していることが示唆された。
一方、小脳におけるNR3Aサブユニットに対する特異抗体を用いた局在解析を行ったところ、小脳分子層の介在抑制性ニューロンであるStellate細胞およびBasket細胞に発現し、免疫電子顕微鏡解析から登上線維終末に接する介在ニューロンの樹上突起に局在することが明らかとなった。
また、この部分は興奮性シナプスの構造は認められず対称性シナプス様の構造を有していたが、シナプス前終末でのactive zoneに見られるシナプス小胞の集積が認められず、シナプス結合ではないと考えられた。さらに大脳皮質や海馬においても同様の局在が介在ニューロンで認められた。
このような結合領域にNMDA受容体が局在することはこれまでに報告がなく、NMDA受容体が全く新しい機能を有する可能性が示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Ablation of NMDA Receptors Enhances the Excitability of Hippocampal CA3 Neurons (2009)
  • 著者名/発表者名: Fukushima F, Nakao K, Shinoe T, Fukaya M, Muramatsu S, Sakimura K, Kataoka H, Mori H, Watanabe M, Manabe T, Masayoshi M
  • 雑誌名: PLoS ONE 4(1)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ablation of NMDA receptors enhances the excitability of hippocampal CA3 neurons (2009)
  • 著者名/発表者名: Fukushima, F., Nakao, K., Shinoe, T., Fukava, M., Muramatsu S, Sakimura, K., Kataoka, H., Mori, H., Watanabe, M., Manabe, T., Mishina, M.
  • 雑誌名: ProS ONE 4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Diacylglycerol kinase beta accumulates on the perisynaptic site of medium spiny neurons in the striatum (2008)
  • 著者名/発表者名: Hozumi Y, Fukaya M, Adachi N, Saito N, Otani K, Kondo H, Watanabe M, Goto K
  • 雑誌名: Eur J Neurosci 28(12) ページ: 2409-2422
  • 査読あり
• [雑誌論文] Expression and possible role of creatine transporter in the brain and at the blood-cerebrospinal fluid barrier as a transporting protein of guanidinoacetate, an endogenous convulsant (2008)
  • 著者名/発表者名: Tachikawa M, Fujinawa J, Takahashi M, Kasai Y, Fukaya M, Sakai K, Yamazaki M, Tomi M, Watanabe M, Sakimura K, Terasaki T, Hosoya K
  • 雑誌名: J Neurochem 107(3) ページ: 768-778
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synapse formation and clustering of neuroligin-2 in the absence of GABAA receptors (2008)
  • 著者名/発表者名: Patrizi A, Scelfo B, Viltono L, Briatore F, Fukaya M, Watanabe M, Strata P, Varoqueaux F, Brose N, Fritschy JM, Sassoe-Pognetto M
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A 105(35) ページ: 13151-13156
  • 査読あり
• [雑誌論文] Predominant expression of phospholipase Cβ1 in telencephalic principal neurons and cerebellar interneurons, and its close allocation with related signaling molecules in somatodendritic neuronal elements (2008)
  • 著者名/発表者名: Fukaya M, Uchigashima M, Nomura S, Hasegawa U, Kikuchi H, Watanabe M
  • 雑誌名: Eur J Neurosci 28(9) ページ: 1744-1759
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of both long-term depression induction and optokinetic response adaptation in mice lacking delphilin (2008)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi T, Ohtsuki G, Yoshida T, Fukaya M, Wainai T, Yamashita M, Yamazaki Y, Mori H, Sakimura K, Kawamoto S, Watanabe M, Hirano T, Mishina M
  • 雑誌名: PLoS ONE 3(5)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Use-dependent amplification of presynaptic Ca2+ signaling by axonal ryanodine receptors at the hippocampal mossy fiber synapse (2008)
  • 著者名/発表者名: Shimizu H, Fukaya M, Yamasaki M, Watanabe M, Manabe T, Kamiya H
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A 105(33) ページ: 11998-12003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cloning and characterization of E-dlg, a novel splice variant of mouse SAP97 binds preferentially to SAP102 (2008)
  • 著者名/発表者名: Mao P, Tao Y, Fukaya M, Li D, Tao F, Levine CF, Watanabe M, Johns RA
  • 雑誌名: IUBMB Life 60(10) ページ: 684-692
  • 査読あり
• [雑誌論文] Glutamate transporters regulate lesion-induced plasticity in the developing somatosensory cortex (2008)
  • 著者名/発表者名: Takasaki C, Okada R, Mitani A, Fukaya M, Yamasaki M, Fujihara Y, Shirawawa T, Tanaka K, Watanabe M
  • 雑誌名: J Neurosci 28(19) ページ: 4995-5006
  • NAID: 120005183168
  • 査読あり
• [雑誌論文] Functional contributions of synaptically localized NR2B subunits of the NMDA receptor to synaptic transmission and long-term potentiation in the adult mouse CNS (2008)
  • 著者名/発表者名: Miwa H, Fukaya M, Watabe AM, Watanabe M, Manabe T
  • 雑誌名: J Physiol 586(10) ページ: 2539-2550
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of FAK ablation on cerebellar foliation, Bergmann glia positioning and climbing fiber territory on Purkinje cells (2008)
  • 著者名/発表者名: Watanabe F, Miyazaki T, Takeuchi T, Fukaya M, Nomura T, Noguchi S, Mori H, Sakimura K, Watanabe M, Mishina M
  • 雑誌名: Eur J Neurosci 27(4) ページ: 836-854
  • 査読あり
• [雑誌論文] Q-ArfGEF/BRAG1 is a guanine nucleotide exchange factor for Arf6 that interacts with PSD-95 at postsynaptic density of excitatory synapses (2008)
  • 著者名/発表者名: Sakagami H, Sanda M, Fukaya M, Miyazaki T, Sukegawa J, Yanagisawa T, Suzuki T, Fukunaga K, Watanabe M, Kondo HI
  • 雑誌名: Neurosci Res 60(2) ページ: 199-212
  • 査読あり
• [雑誌論文] IQ-ArfGEF/BRAG1 is a guanine nucleotide exchange factor for Arf6 that interacts and localizes with PSD-95 at excitatory synapses (2008)
  • 著者名/発表者名: Sakagami H, Sanda M, Fukaya M, Miyazaki T, Sukegawa J, Yanagisawa T, Suzuki T, Fukunaga K, Watanabe M, Kondo K
  • 雑誌名: Neurosci Res 60 ページ: 199-212
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of FAK ablation on cerebellar foliation, Bergmann glia and climbing fiber territory on Purkinje cells (2008)
  • 著者名/発表者名: Watanabe F, Miyazaki T, Takeuchi T, Fukaya M, Nomura T, Noguchi S, Mori H, Sakimura K, Watanabe M, Mishina M
  • 雑誌名: Eur. J. Neurosci 27 ページ: 836-854
  • 査読あり
• [雑誌論文] Functional contributions of synaptically localized NR2B subunits of the NMDA receptor to synaptic transmission and long-term potentiation in the adultmouse CNS (2008)
  • 著者名/発表者名: Miwa H, Fukava M, Watabe AM, Watanabe M, Manabe T
  • 雑誌名: J. Physiol 586(10) ページ: 2539-2550
  • 査読あり
• [雑誌論文] Glutamate transporters regulate lesion-induced period plasticity in the developing somatosensory cortex (2008)
  • 著者名/発表者名: Takasaki C, Okada R, Mitani A, Fukava, M, Yamasaki M, Fujihara Y, ShirakawaT. Tanaka K. Watanabe M
  • 雑誌名: J. Neurosci 28 ページ: 4995-5006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synapse formation and clustering of neuroligin-2 in the absence of GABAA receptors (2008)
  • 著者名/発表者名: Patrizi A, Scelfo B, Viltono L, Briatore F, Fukaya M, Watanabe M, Strata P, Varoqueaux F, Brose N, Fritschy JM, Sassoe-Poonetto M
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105(35) ページ: 13151-13156
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cloning and characterization of E-dlg, a novel splice variant of mouse homologue of the Drosophila discs large tumor suppressor binds preferentially to SAP102 (2008)
  • 著者名/発表者名: Mao P, Tao Y-X, Fukava M, Li D, Tao T, Watanabe M, Johns RA
  • 雑誌名: IUBMB(International Union of Biochemistry and Molecular Biology)Life 60 ページ: 684-692
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhanced cerebellar LTD induction and OKR adaptation in mice lacking delphilin (2008)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi, T., Ohtsuki, G., Yoshida, T., Fukava, M., Wainai, T., Yamashita M, Yamazaki Y, Mori, M., Sakimura, K., Kawamoto, S., Watanabe, M., Hirano T Mishrina. M.
  • 雑誌名: PLoS One(on-line journal) 3(5)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Use-dependent amplification of presynaptic Ca^<2+> signaling by axonal ryanodine receptors at the hippocampal mossy fiber synapse (2008)
  • 著者名/発表者名: Shimizu H, Fukava M, Yamazaki M, Watanabe M. Manabe T, Kamiva H
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105 ページ: 11998-12003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Expression and possible role of creatine transporter in the brain and at the blood-cerebrospinal fluid barrier as a transporting protein of guanidinoacetate, an endogenous convulsant (2008)
  • 著者名/発表者名: Tachikawa M, Fujinawa J, Takahashi M, Kasai Y, Fukava M, Sakai K, Yamazaki M, Tomi M, Watanabe M, Sakimura K, Terasaki T, Hosoya K
  • 雑誌名: J. Neurochem 107 ページ: 768-778
  • 査読あり
• [雑誌論文] Predominant expression of phospholipase CR1 in telencephalic principal neurons and cerebellar interneurons, and its close allocation with related signaling molecules in somatodendritic neuronal elements (2008)
  • 著者名/発表者名: Fukava M, Uchigashima M, Nomura S, Hasegawa Y, Kikuchi H, Watanabe M
  • 雑誌名: Eur J Neurosci 28 ページ: 1744-1759
  • 査読あり
• [雑誌論文] Diacylglycerol kinase β accumulates on the perisynaptic site of medium spiny neurons in the striatum (2008)
  • 著者名/発表者名: Hozumi Y, Fukava M, Adachi N, Saito N, Otani K, Kondo H, Watanabe M, Goto K
  • 雑誌名: Eur J Neurosci 28 ページ: 2409-2422
  • 査読あり
• [雑誌論文] Axonal motility and its modulation by activity are branch-type specific in the intact adult cerebellum (2007)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama H, Fukaya M, Watanabe M, Linden D
  • 雑誌名: Neuron 56(3)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genetic ablation of NMDA receptor subunit NR3B in mouse reveals motoneuronal and non-motoneuronal phenotypes (2007)
  • 著者名/発表者名: Niemann S, Kanki H, Fukui Y, Takao K, Fukaya M, Hynynen MN, Churchill MJ, Shefner JM, Bronson RT, Watanabe M, Brown RHJr, Miyakawa T, Itohara S, Hayash T
  • 雑誌名: Eur J Neurosci 26(6) ページ: 1407-1420
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evidence against GABA release from glutamatergic mossy fiber terminals in the developing hippocampus (2007)
  • 著者名/発表者名: Uchigashima M, Fukaya M, Watanabe M, Kamiya H
  • 雑誌名: J Neurosci 27(30) ページ: 8088-8100
  • 査読あり
• [雑誌論文] Subcellular arrangement of molecules for 2-arachidonoyl-glycerol-mediated retrograde signaling and its physiological contribution to synaptic modulation in the striatum (2007)
  • 著者名/発表者名: Uchigashima M, Narushima M, Fukaya M, Katona I, Kano M, Watanabe M
  • 雑誌名: J Neurosci 27(14) ページ: 3663-3676
  • NAID: 120005183167
  • 査読あり
• [雑誌論文] Junctophilin-mediated channel crosstalk essential for cerebellar synaptic plasticity (2007)
  • 著者名/発表者名: Kakizawa S, Kishimoto Y, Hashimoto K, Miyazaki T, Furutani1 K, Shimizu H, Fukaya M, Nishi M, Sakagami H, Ikeda A, Kondo H, Kano M, Watanabe M, Iino M, Takeshima H
  • 雑誌名: EMBO J 26(7) ページ: 1924-1933
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vesicular release of glutamate from unmyelinated axons in white matter (2007)
  • 著者名/発表者名: Ziskin J L, Nishiyama A, Rubio M, Fukaya M, Bergles D E
  • 雑誌名: Nat Neurosci 10(3) ページ: 321-330
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phospholipase Cβ3 is distributed in both somatodendriteic and axonal compartments and localized around perisynapse and smooth endoplasmic reticulum in mouse Purkinje cell subsets (2007)
  • 著者名/発表者名: Nomura S, Fukaya M, Tsujioka T, Wu D, Watanabe M
  • 雑誌名: Eur J Neurosci 25(3) ページ: 659-672
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tonic enhancement of endocannabinoid-mediated retrograde suppression of inhibition by cholinergic interneuron activity in the striatum (2007)
  • 著者名/発表者名: Narushima M, Uchigashima M, Fukaya M, Matsui M, Manabe T, Hashimoto K, Watanabe M, Kano M
  • 雑誌名: J Neurosci 27 ページ: 496-506
  • 査読あり
• [雑誌論文] Axonal motility and its modulation by activity are branch-type specific in the intact adult cerebellum (2007)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama H, Fukaya M, Watanabe M, Linden D
  • 雑誌名: Neuron 56 ページ: 472-487
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genetic ablation of NMDA receptor subunit NR3B in mouse reveals motoneuronal and non-motoneuronal phenotypes (2007)
  • 著者名/発表者名: Niemann S, Kanki H, Fukui Y, Takao K, Fukaya M, Hynynen MN, Churchill MJ, Shefner JM, Bronson RT, Watanabe M, Brown RHJr, Miyakawa T, Itohara S, Hayashi Y
  • 雑誌名: European Journal of Neuroscience 26 ページ: 1407-1420
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evidence against GABA release from glutamatergic mossy fiber terminals in the developing hippocampus (2007)
  • 著者名/発表者名: Uchigashima M, Fukaya M, Watanabe M, Kamiya H
  • 雑誌名: The Journal of Neuroscience 27 ページ: 8088-8100
  • 査読あり
• [雑誌論文] Subcellular arrangement of molecules for 2-arachidonoyl-glycerol-mediated retrograde signaling and its physiological contribution to synaptic modulation in the striatum (2007)
  • 著者名/発表者名: Uchigashima M, Narushima M, Fukaya M, Katona I, Kano M, Watanabe M
  • 雑誌名: The Journal of Neuroscience 27 ページ: 3663-3676
  • NAID: 120005183167
  • 査読あり
• [雑誌論文] Junctophilin-mediated channel crosstalk essential for cerebellar synaptic plasticity (2007)
  • 著者名/発表者名: Kakizawa S, Kishimoto Y, Hashimoto K, Miyazaki T, Furutanil K, Shimizu H, Fukaya M, Nishi M, Sakagami H, Ikeda A, Kondo H, Kano M, Watanabe M, Iino M, Takeshima H
  • 雑誌名: EMBO Journal 26 ページ: 1924-1933
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vesicular release of glutamate from unmyelinated axons in white matter (2007)
  • 著者名/発表者名: Ziskin J L, Nishiyama A, Rubio M, Fukaya M, Bergles DE
  • 雑誌名: Nature Neuroscience 10 ページ: 321-330
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phospholipase Cb3 is distributed in both somatodendriteic and axonal compartments and localized around perisynapse and smooth endoplasmic reticulum in mouse Purkinje cell subsets (2007)
  • 著者名/発表者名: Nomura S, Fukaya M, Tsujioka T, Wu D, Watanabe M
  • 雑誌名: European Journal of Neuroscience 25 ページ: 659-672
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tonic enhancement of endocannabinoid-mediated retrograde suppression of inhibition by cholinergic interneuron activity in the striatum (2007)
  • 著者名/発表者名: Narushima M, Uchigashima M, Fukaya M, Matsui M, Manabe T, Hashimoto K, Watanabe M, Kano M
  • 雑誌名: The Journal of Neuroscience 27 ページ: 496-506
  • 査読あり
• [学会発表] Selective localization of NR3A subunit at climbing fiber-interneuron synapses in the cerebellum (2007)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Fukaya, Masahiko Watanabe
  • 学会等名: Society for Neuroscience 37th Annual Meeting
  • 発表場所: San Diego
• [学会発表] The mode of AMPA-type glutamate receptor trafficking in Bergmann glia. (2007)
  • 著者名/発表者名: 深谷昌弘、渡辺雅彦
  • 学会等名: 第30回 日本神経科学大会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] 小脳における登上線維-介在ニューロン間シナプス選択的に発現するNMDA受容体NR3Aサブユニットの分子解剖学的解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 深谷昌弘、渡辺雅彦
  • 学会等名: 日本解剖学会第53回東北・北海道連合支部学術集会
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] Selective localization of NR3A subunit at climbing fiber-interneuron synapses in the cerebellum (2007)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Fukaya, and Masahiko Watanabe
  • 学会等名: Society for Neuroscience 37th Annual Meeting
  • 発表場所: サンディエゴコンベンションセンター・San Diego, USA
• [学会発表] The mode of AMPA-type glutamate receptor trafficking in Bergmannglia (2007)
  • 著者名/発表者名: 深谷昌弘、渡辺雅彦
  • 学会等名: 第30回 日本神経科学大会
  • 発表場所: 横浜・パシフィコ横浜
• [学会発表] 小脳における登上線維-介在ニューロン間シナプス選択的に発現するNMDA受容体NR3Aサブユニットの分子解剖学的解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 深谷昌弘、渡辺雅彦
  • 学会等名: 日本解剖学会第53回東北・北海道連合支部学術集会
  • 発表場所: 札幌・北海道医療大学