カルシウム依存的神経回路形成の分子機構と脳機能制御

• 研究課題/領域番号: 20H03339
• 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: 名古屋大学
• 研究代表者: 竹本 さやか (木村さやか) 名古屋大学, 環境医学研究所, 教授 (70372365)
• 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: 17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円); 2022年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2021年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2020年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
• キーワード: 回路形成 / カルシウム / リン酸化酵素 / 神経細胞移動 / 神経回路形成 / 幼弱神経細胞 / カルシウム依存的リン酸化経路

研究開始時の研究の概要

シナプス可塑性といった可塑的変化を制御する代表的経路であるCa2+依存的経路が、幼弱神経細胞においてどのような役割を果たすのか解明するため、申請者がこれまでに研究を進めてきたCa2+依存的リン酸化経路に着目した研究を行う。特にin vivoにおける機能を解明するため、独自に開発した遺伝子改変マウス、スライスイメージング法などを駆使し、多面的な検討を推進することで、カルシウム依存的神経回路形成に寄与する分子基盤を明らかとし、脳機能制御における重要性を解明する。

研究成果の概要

シナプス可塑性といった可塑的変化を制御する代表的経路であるカルシウム依存的経路が、幼弱神経細胞の神経回路形成においてどのような役割を果たすのか解明するため、独自に開発した遺伝子改変マウス、スライスイメージング法などを駆使し、多面的な研究を行った。特に、申請者がこれまでに研究を進めてきたカルシウム依存的リン酸化経路に着目し、カルシウム依存的リン酸化経路が神経突起伸展を制御する分子機構を明らかとした。また、神経回路形成に寄与するカルシウムチャネルやその下流の分子についてヒトの精神疾患発症に関連する新たな変異を見出し意義付けを推進した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、カルシウム依存的シグナル伝達経路による神経回路形成制御機構とその異常のもたらす脳機能変化について研究を行った。本経路は、成熟した神経回路の可塑的変化において重要な役割を担うとされるが、神経回路形成の途上にある未成熟の神経細胞における役割は不明な点が多い。一方で、本経路の異常が精神疾患の素地になるともされるため、その解明は喫緊の課題である。本研究により、回路形成の分子メカニズムが進むとともに、精神疾患の発症においても本経路が重要な役割を担うことが示唆された。