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学習依存的に合成されるタンパク質の同定と記憶の長期化における動態の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20H00519
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分51:ブレインサイエンスおよびその関連分野
研究機関東北大学

研究代表者

谷本 拓  東北大学, 生命科学研究科, 教授 (70714955)

研究分担者 近藤 周  東京理科大学, 先進工学部生命システム工学科, 准教授 (90408401)
市之瀬 敏晴  東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (20774748)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
45,240千円 (直接経費: 34,800千円、間接経費: 10,440千円)
2022年度: 14,560千円 (直接経費: 11,200千円、間接経費: 3,360千円)
2021年度: 14,690千円 (直接経費: 11,300千円、間接経費: 3,390千円)
2020年度: 15,990千円 (直接経費: 12,300千円、間接経費: 3,690千円)
キーワード翻訳制御 / 記憶
研究開始時の研究の概要

今から50年以上前、学習後のタンパク質合成が記憶の安定化に重要であることが報告された。しかし、翻訳されるべきタンパク質が何であり、神経系のどの細胞でどのように機能することで記憶が長期化するかは未解明のままである。本研究はショウジョウバエの匂い報酬記憶をモデルに、記憶の長期化を司る分子メカニズムの解明を目指す。具体的には、学習後に翻訳される候補タンパク質を細胞種特異的に同定する。細胞種特異的な遺伝子発現操作により、記憶の長期化に関わる実行因子を特定する。さらに、実行因子の動態を細胞種特異的に可視化、操作する遺伝学的技術を確立し、タンパク質の発現レベルと細胞内局在の機能的意義を明らかにする。

研究成果の概要

記憶の長期化には学習後のタンパク質合成が重要だが、翻訳されるべきタンパクが何であり、どの細胞でどのように機能するのかは未だ明らかでない。本研究では、ショウジョウバエの匂い報酬記憶をモデルに、細胞種特異的なリボソームプロファイリング法を確立し、神経活動に依存して翻訳される候補タンパク質を網羅的に同定した。さらに比較トランスラトーム・トランスクリプトーム解析により、細胞腫ごとに翻訳効率の差異を生み出すmRNA上の構造を特定した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

近年のシングルセルRNA-seq法の普及により、ショウジョウバエにおいても標的細胞のトランスクリプトーム解析が報告されてきた。一方で、トランスラトーム解析については発展の途上にあり、その解像度は器官・組織レベルで留まっていた。本研究の高精度な翻訳活性測定とタンパク動態解析により、細胞腫特異的な翻訳制御の実体が分子・細胞レベルで初めて明らかとなり、記憶の長期化における翻訳制御メカニズムの解明に向けて先駆的なモデルを確立した。

報告書

(5件)
  • 2023 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 審査結果の所見   実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2024 2023 2021 2020

すべて 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 6件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 12件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 7件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Translational regulation enhances distinction of cell types in the nervous system2023

    • 著者名/発表者名
      Ichinose Toshiharu、Kondo Shu、Kanno Mai、Shichino Yuichi、Mito Mari、Iwasaki Shintaro、Tanimoto Hiromu
    • 雑誌名

      eLife

      巻: -

    • DOI

      10.7554/elife.90713.1

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] On the origin of appetite: GLWamide in jellyfish represents an ancestral satiety neuropeptide2023

    • 著者名/発表者名
      Thoma V, Sakai S, Nagata K, Ishii Y, Maruyama S, Abe A, Kondo S, Kawata M, Hamada S, Deguchi R, Tanimoto H.
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America

      巻: 120 号: 15

    • DOI

      10.1073/pnas.2221493120

    • 関連する報告書
      2022 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] Female reproductive dormancy in <i>Drosophila</i> is regulated by DH31-producing neurons projecting into the corpus allatum2023

    • 著者名/発表者名
      Kurogi Yoshitomo、Imura Eisuke、Mizuno Yosuke、Hoshino Ryo、Nouzova Marcela、Matsuyama Shigeru、Mizoguchi Akira、Kondo Shu、Tanimoto Hiromu、Noriega Fernando G.、Niwa Ryusuke
    • 雑誌名

      Development

      巻: 150 号: 10

    • DOI

      10.1242/dev.201186

    • 関連する報告書
      2022 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] A descending inhibitory mechanism of nociception mediated by an evolutionarily conserved neuropeptide system in Drosophila2023

    • 著者名/発表者名
      Oikawa Izumi、Kondo Shu、Hashimoto Kao、Yoshida Akiho、Hamajima Megumi、Tanimoto Hiromu、Furukubo-Tokunaga Katsuo、Honjo Ken
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 12

    • DOI

      10.7554/elife.85760.2

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The fruit fly acetyltransferase chameau promotes starvation resilience at the expense of longevity2023

    • 著者名/発表者名
      Venkatasubramani Anuroop Venkateswaran、Ichinose Toshiharu、Kanno Mai、Forne Ignasi、Tanimoto Hiromu、Peleg Shahaf、Imhof Axel
    • 雑誌名

      EMBO reports

      巻: 24 号: 10

    • DOI

      10.15252/embr.202357023

    • 関連する報告書
      2022 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] Neural control of redox response and microbiota-triggered inflammation in Drosophila gut2023

    • 著者名/発表者名
      Fuse Naoyuki、Hashiba Haruka、Ishibashi Kentaro、Suzuki Takuro、Nguyen Quang-Dat、Fujii Kiho、Ikeda-Ohtsubo Wakako、Kitazawa Haruki、Tanimoto Hiromu、Kurata Shoichiro
    • 雑誌名

      Frontiers in Immunology

      巻: 14 ページ: 1268611-1268611

    • DOI

      10.3389/fimmu.2023.1268611

    • 関連する報告書
      2022 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] A population of neurons that produce hugin and express the diuretic hormone 44 receptor gene projects to the corpora allata in Drosophila melanogaster2021

    • 著者名/発表者名
      Mizuno Yosuke、Imura Eisuke、Kurogi Yoshitomo、Shimada‐Niwa Yuko、Kondo Shu、Tanimoto Hiromu、Huckesfeld Sebastian、Pankratz Michael J.、Niwa Ryusuke
    • 雑誌名

      Development, Growth & Differentiation

      巻: 63 号: 4-5 ページ: 249-261

    • DOI

      10.1111/dgd.12733

    • 関連する報告書
      2021 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] Presynaptic inhibition of dopamine neurons controls optimistic bias2021

    • 著者名/発表者名
      Yamagata Nobuhiro、Ezaki Takahiro、Takahashi Takahiro、Wu Hongyang、Tanimoto Hiromu
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 10

    • DOI

      10.7554/elife.64907

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The sugar-responsive enteroendocrine neuropeptide F regulates lipid metabolism through glucagon-like and insulin-like hormones in Drosophila melanogaster2021

    • 著者名/発表者名
      Yoshinari Yuto、Kosakamoto Hina、Kamiyama Takumi、Hoshino Ryo、Matsuoka Rena、Kondo Shu、Tanimoto Hiromu、Nakamura Akira、Obata Fumiaki、Niwa Ryusuke
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 12 号: 1 ページ: 4818-4818

    • DOI

      10.1038/s41467-021-25146-w

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mushroom body output differentiates memory processes and distinct memory-guided behaviors2021

    • 著者名/発表者名
      Ichinose Toshiharu、Kanno Mai、Wu Hongyang、Yamagata Nobuhiro、Sun Huan、Abe Ayako、Tanimoto Hiromu
    • 雑誌名

      Current Biology

      巻: 31 号: 6 ページ: 1294-1302

    • DOI

      10.1016/j.cub.2020.12.032

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Voluntary intake of psychoactive substances is regulated by the dopamine receptor Dop1R1 in Drosophila2021

    • 著者名/発表者名
      Kanno Mai、Hiramatsu Shun、Kondo Shu、Tanimoto Hiromu、Ichinose Toshiharu
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 号: 1 ページ: 3432-3440

    • DOI

      10.1038/s41598-021-82813-0

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The Corazonin-PTTH Neuronal Axis Controls Systemic Body Growth by Regulating Basal Ecdysteroid Biosynthesis in Drosophila melanogaster2020

    • 著者名/発表者名
      Imura Eisuke、Shimada-Niwa Yuko、Nishimura Takashi、Huckesfeld Sebastian、Schlegel Philipp、Ohhara Yuya、Kondo Shu、Tanimoto Hiromu、Cardona Albert、Pankratz Michael J.、Niwa Ryusuke
    • 雑誌名

      Current Biology

      巻: 30 号: 11 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1016/j.cub.2020.03.050

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Tuning the reward intensity.2024

    • 著者名/発表者名
      Tanimoto H
    • 学会等名
      The 3rd Asia Pacific Drosophila Neurobiology Conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Translational regulations for cell type distinction and neuronal adaptation2024

    • 著者名/発表者名
      Ichinose T
    • 学会等名
      The 3rd Asia Pacific Drosophila Neurobiology Conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] On the origin of appetite: Evidence from functional complementation in flies and jellyfish2024

    • 著者名/発表者名
      Thoma V, Sakai S, Nagata K, Ishii Y, Maruyama S, Abe A, Kondo S, Kawata M, Hamada S, Deguchi R, Tanimoto H
    • 学会等名
      The 3rd Asia Pacific Drosophila Neurobiology Conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Regulation of vesicle pools for distinct memory phases.2023

    • 著者名/発表者名
      Tanimoto H
    • 学会等名
      2023年度生理学研究所記憶学習研究会 “Diverse approaches to understanding learning and memory”
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] On the origin of appetite: GLWamide in jellyfish represents an ancestral satiety neuropeptide2023

    • 著者名/発表者名
      Thoma V, Sakai S, Nagata K, Ishii Y, Maruyama S, Abe A, Kondo S, Kawata M, Hamada S, Deguchi R, Tanimoto H
    • 学会等名
      EMBO/COB workshop 'Trans-Scale Biology' using exotic non-model organisms
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The state-dependent active zone structural plasticity induced through octopamine signalling2023

    • 著者名/発表者名
      Eno S, Wu H, Saito K, Jinnai K, Kondo S, Tanimoto H
    • 学会等名
      Asia Pacific Drosophila Research Conference 2023
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Feedback regulation of dopamine signaling tunes reward intensities2023

    • 著者名/発表者名
      Saito K, Hiramatsu S, Watanabe A, Ichinose T, Yamagata N, Tanimoto H
    • 学会等名
      Mushroom body meeting 2023
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Terminal activity of dopamine neurons controls reward signals in the fly2021

    • 著者名/発表者名
      Hiromu Tanimoto
    • 学会等名
      大阪大学蛋白質研究所セミナー「多様なドーパミン神経伝達から脳を探る」
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Cell-type specific characterization of presynaptic active zone heterogeneity2021

    • 著者名/発表者名
      Wu H, Kondo S, Yamagata N, Tanimoto H
    • 学会等名
      第14回日本ショウジョウバエ研究集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Cav 2.2 channel cacophony regulates spontaneous and evoked active-zone calcium activity in dopamine terminals2021

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi K, Tanimoto H, Yamagata N
    • 学会等名
      第14回日本ショウジョウバエ研究集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 細胞種特異的な合成タンパク質のプロファイリング2021

    • 著者名/発表者名
      谷本 拓
    • 学会等名
      第1回東北大学&理化学研究所連携シンポジウム「計測科学が拓く生命科学の新展開」
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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