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学習や環境変化によるシナプス分子のナノレベルでの微細配置の変容

研究課題

研究課題/領域番号 20H03427
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48030:薬理学関連
研究機関東京大学

研究代表者

廣瀬 謙造  東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 教授 (00292730)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2022年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2021年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2020年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
キーワードシナプス分子 / 超解像イメージング / シナプス / 超解像顕微鏡法 / ナノ微細配置
研究開始時の研究の概要

学習や環境などの外的刺激によって神経回路上のシナプスの伝達効率が変化すると考えられている。しかしながら、シナプス伝達効率の変化に、シナプスに存在している分子(シナプス分子)がどのように関わっているのかは完全には明らかになっていない。本研究では、動物個体への外部からの刺激に対して、シナプス分子のナノレベルの微細配置にどのような変化が生じるのかを明らかにする。具体的には、強い外部刺激であるマウスの恐怖学習や、エンリッチメント環境下での飼育によって動物の脳で生じるシナプス分子の微細な配置の変化を解析し、外部刺激に対する動物個体の生理的応答とシナプスでのシナプス分子の微細配置との関係を明らかにする。

研究成果の概要

学習や環境など外的刺激によってシナプス伝達効率が変化すると考えられている。我々は中枢シナプスでの伝達効率がシナプス内のタンパク質のナノレベルの微細配置によって制御されていることを明らかにし、脳高次機能の制御機構の理解にはシナプス分子の微細配置が重要であることを示した。本研究では、動物個体への外部からの刺激に対して、シナプス分子のナノレベルの微細配置にどのような変化が生じるのかを解明することを目的とした。具体的には、マウス脳でのシナプス分子局在の可視化解析を行う超解像顕微鏡プラットフォームを確立し、マウスの学習や飼育環境の違いによって脳で生じるシナプス分子の微細な配置の変化を明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、脳の高次機能や学習・記憶形成のメカニズムをシナプス分子の微細配置に着目して理解を目指す点が学術的に意義がある。また、本研究の成果は神経変性疾患の研究における貢献や薬物開発への応用が期待される。シナプスの異常や機能の変化は神経変性疾患に関与しており、この研究によってそれらの異常な配置を解明することで、新たな治療法や薬物の開発につながる可能性がある。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2023 2022 2020

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (7件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Increased vesicle fusion competence underlies long-term potentiation at hippocampal mossy fiber synapses2023

    • 著者名/発表者名
      Fukaya Ryota、Hirai Himawari、Sakamoto Hirokazu、Hashimotodani Yuki、Hirose Kenzo、Sakaba Takeshi
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 9 号: 8 ページ: 1-13

    • DOI

      10.1126/sciadv.add3616

    • 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] Real-time in vivo imaging of extracellular ATP in the brain with a hybrid-type fluorescent sensor2020

    • 著者名/発表者名
      Kitajima N, Takikawa K, Sekiya H, Satoh K, Asanuma D, Sakamoto H, Takahashi S, Hanaoka K, Urano Y, Namiki S, Iino M, Hirose K
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 9 ページ: 1-18

    • DOI

      10.7554/elife.57544

    • 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] Rational Design of A Near-infrared Fluorescence Probe for Ca2+ Based on Phosphorus-substituted Rhodamines Utilizing Photoinduced Electron Transfer2020

    • 著者名/発表者名
      Shodai Takahashi, Kenjiro Hanaoka, Yohei Okubo, Honami Echizen, Takayuki Ikeno, Toru Komatsu, Tasuku Ueno, Kenzo Hirose, Masamitsu Iino, Tetsuo Nagano, Yasuteru Urano
    • 雑誌名

      Chem. Asian J.

      巻: 15 号: 4 ページ: 524-530

    • DOI

      10.1002/asia.201901689

    • 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
  • [学会発表] 恐怖記憶形成に関与するシナプスの検出法の開発2022

    • 著者名/発表者名
      大西 泰地 、坂本 寛和、大久保 洋平、並木 繁行、廣瀬 謙造
    • 学会等名
      第96回日本薬理学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] シナプス小胞放出サイトの形成に寄与するMunc13-1とRIMの相互作用2022

    • 著者名/発表者名
      小島 佑介、坂本 寛和、並木 繁行、廣瀬 謙造
    • 学会等名
      第96回日本薬理学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 超解像顕微鏡システムによるシナプス分子の系統的可視化解析2022

    • 著者名/発表者名
      坂本 寛和、大西 泰地、廣瀬 謙造
    • 学会等名
      第96回日本薬理学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] シナプス小胞放出サイトの形成に寄与するMunc13-1とアクティブゾーンタンパク質の相互作用2022

    • 著者名/発表者名
      小島佑介、坂本寛和、並木繁行、廣瀬謙造
    • 学会等名
      第95回日本薬理学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 中枢シナプス分子のライブセル超解像イメージングを実現する新規蛍光標識技術の開発2022

    • 著者名/発表者名
      石川裕貴、並木繁行、浅沼大祐、廣瀬謙造
    • 学会等名
      第95回日本薬理学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 記憶形成に関与するシナプスの検出法の開発2022

    • 著者名/発表者名
      大西泰地、坂本寛和、大久保洋平、廣瀬謙造
    • 学会等名
      第95回日本薬理学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] TARPγ-8の分子動態にPSD95とのカップリングが及ぼす効果の解析2022

    • 著者名/発表者名
      小林新九郎、並木繁行、浅沼大祐、廣瀬謙造
    • 学会等名
      第95回日本薬理学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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