受容体トラフィッキングのキネティック解析によるシナプス可塑性分子機構の解明

• 研究課題/領域番号: 23500472
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 神経・筋肉生理学
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 山口 和彦 独立行政法人理化学研究所, 脳科学総合研究センター, 研究員 (00191221)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2012年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2011年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: 小脳 / 運動学習 / シナプス可塑性 / 長期抑圧 / グルタミン酸受容体 / エキソサイトーシス / エンドサイトーシス / 数理モデル / プルキンエ細胞 / 学習 / スパイン / AMPA受容体 / トラフィッキング / LTD / ケージ化ペプチド

研究概要

運動学習の基礎となる小脳プルキンエ細胞シナプスの長期抑圧の分子機構として、定量的な検証が全くなかった。本研究では受容体の安定化プールサイズ、受容体エンドサイトーシス反応速度を測定し、受容体の細胞内リサイクリングプールがLTDの際、減少することを発見した。グルタミン酸受容体に蛍光蛋白質のタグをつけ、画像解析したところ、受容体がLTDに際し、樹状突起スパイン内からシャフト部へ移動することが観察された。

研究成果

• [雑誌論文] Long-term depression as a model of cerebellar plasticity (2014)
  • 著者名/発表者名: Ito M, Yamaguchi K, Nagao S, Yamazaki T
  • 雑誌名: Progress in Brain Research 巻: (in press)
• [雑誌論文] Long-term depression as a model of cerebellar plasticity (2014)
  • 著者名/発表者名: Ito M, yamaguchi K, Nagao S, Yamazaki, T.
  • 雑誌名: Progress in Brain research 巻: 210 ページ: 1-30
  • DOI: 10.1016/b978-0-444-63356-9.00001-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Remodeling of monoplanar Purkinje cell dendrites during cerebellar circuit formation (2011)
  • 著者名/発表者名: Kaneko, M., Yamaguchi, K., Eiraku, M., Sato, M., Takata, N., Kiyohara, Y., Mishina, M., Hirase, H., Hashikawa, T. and Kengaku, M
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 6 号: 5 ページ: e20108-e20108
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0020108
  • 査読あり
• [雑誌論文] CRMP5(collapsin response mediator protein 5) regulates dendritic development and synaptic plasticity in the cerebellar Purkinje cells (2011)
  • 著者名/発表者名: Yamashita N, Mosinger B, Roy A, Miyazaki M, Ugajin K, Nakamura F, Sasaki Y, Yamaguchi K, Kolattukudy P, Goshima Y.
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience 巻: 31(5) 号: 5 ページ: 1773-79
  • DOI: 10.1523/jneurosci.5337-10.2011
  • 査読あり
• [学会発表] 小脳プルキンエ細胞長期抑圧で内在化した AMPA 受容体の細胞内分布 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山口和彦
  • 学会等名: 第91回日本生理学会大会
  • 発表場所: 鹿児島
  • 年月日: 2014-03-17
• [学会発表] Nitric oxide dependent change in AMPA receptor trafficking in Purkinje cell analysed using a kinetic model of receptor trafficking (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi K
  • 学会等名: the 37th Congress of the International Union of Physiological Sciences (IUPS 2013)
  • 発表場所: Birmingham UK
  • 年月日: 2014-03-17
• [学会発表] 小脳平行線維-プルキンエ細胞間シナプスにおける AMPA 受容体トラフィッキングに対する側方拡散の寄与 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山口和彦, 永雄総一
  • 学会等名: 第90回日本生理学会大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-03-28
• [学会発表] 受容体側方拡散の小脳プルキンエ細胞シナプスにおけるAMPA受容体トラフィッキングへの寄与 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山口 和彦
  • 学会等名: 生理学研究所 研究会 「シナプス・神経ネットワークの機能ダイナミクス」
  • 発表場所: 岡崎 愛知
  • 招待講演
• [学会発表] 小脳平行線維プルキンエ細胞間シナプス長期増強におけるAMPA 受容体トラフィッキングのキネティック解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山口和彦, 永雄総一
  • 学会等名: 第35回日本神経科学大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2012-09-21
• [学会発表] Change in trafficking kinetics of AMPA-receptor underlying LTD revealed by photolysis of caged inhibitory peptide in cerebellar Purkinje cell (2012)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, K. Nagao, S
  • 学会等名: 8th Federation of European Neuroscience Forum of Neuroscience
  • 発表場所: Barcelona Spain
  • 年月日: 2012-07-16
• [学会発表] ケージ化阻害ペプチドを用いた受容体トラフィッキングのキネティック解析により解明された小脳 LTD における AMPA 受容体エキソサイトーシスの抑制 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山口和彦, 永雄総一
  • 学会等名: 第89回日本生理学会大会
  • 発表場所: 松本
  • 年月日: 2012-03-31
• [学会発表] Suppression of AMPA-receptor endocytosis is the mechanism underlying LTP at the parallel fiber-Purkinje cell synapse. (2012)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi K, Nagao S.
  • 学会等名: International Synapse Research Workshop 2012 Understanding of synapse pathology, from genome mutation to functional defects.
  • 発表場所: Okazaki, Japan
• [学会発表] ケージ化阻害ペプチドを用いた受容体トラフィッキングのキネティック解析により解明された小脳LTDにおけるAMPA受容体エキソサイトーシスの抑制 (2012)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi K, Nagao S.
  • 学会等名: 第89回日本生理学会大会シンポジウム
  • 発表場所: 松本
• [学会発表] An analysis based on a data-driven kinetic model of receptor-trafficking in cerebellar Purkinje cell predicts insufficiency of receptor-destabilization as a mechanism of LTD (2011)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, K., Nagao, S
  • 学会等名: The 11th Japan-Korea- China Joint Workshop on Neurobiology and Neuroinformatics
  • 発表場所: Okinawa
  • 年月日: 2011-12-18
• [学会発表] Multi-site modulation of AMPA-receptor trafficking during cerebellar LTD (2011)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi K and Nagao S
  • 学会等名: 4th International Symposium of the Society for Research on the Cerebellum
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2011-09-18
• [学会発表] Lrfn2/SALM1 regulates excitatory synapse function in the hippocampus and its deficient mice display mental disorder-like behavioral abnormalities (2011)
  • 著者名/発表者名: Morimura N, Yasuda H, Yamada K, Tomioka N, Katayama K, Yamaguchi K, Ota M, Kamiya A, Aruga J
  • 学会等名: Symposium : Emerging synapse organizers in hippocampal neural circuits 34th Ann. Meeting of Jpn Neurosci. Soc
  • 発表場所: Yokohama
  • 年月日: 2011-09-15
• [学会発表] AMP 型受容体エクソサイトーシスの活動依存性抑圧の平行線維-プルキンエ細胞間シナプスにおける長期抑圧発現への関与 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山口和彦, 達 吉郎, 永雄総一
  • 学会等名: 第34回日本神経科学大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-09-15
• [学会発表] Activity-dependent Change in AMPA- receptor trafficking investigated by photolysis of a caged inhibitory peptide in cerebellar Purkinje cell (2011)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi.K, Tatsu Y, Nagao S. Ito M
  • 学会等名: 8th IBRO World Congress of Neurosci
  • 発表場所: Florence Italy
  • 年月日: 2011-07-16
• [学会発表] 小脳プルキンエ細胞における構成性および活動依存性 AMPA 受容体トラフィッキングのデータ駆動性キネティックモデル (2011)
  • 著者名/発表者名: 山口和彦, 達 吉郎, 永雄総一
  • 学会等名: 第88回日本生理学会大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-03-28
• [学会発表] Activity-dependent Change in AMPA-Receptor Trafficking Investigated by Photolysis of a Caged Inhibitory Peptide in Cerebellar Purkinje Cell. (2011)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi.K, Tatsu Y, Nagao S. Ito M.
  • 学会等名: 8th IBRO World Congress of Neurosci.
  • 発表場所: Florence Italy
• [学会発表] Multi-site modulation of AMPA-receptor trafficking during cerebellar LTD. (2011)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi K and Nagao S.
  • 学会等名: 4th International Symposium of the Society for Research on the Cerebellum
  • 発表場所: Tokyo Japan
• [学会発表] An analysis based on a data-driven kinetic model of receptor-trafficking in cerebellar Purkinje cell predicts insufficiency of receptor-destabilization as a mechanism of LTD. (2011)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, K., Nagao, S.
  • 学会等名: The 11th Japan-Korea-China Joint Workshop on Neurobiology and Neuroinformatics
  • 発表場所: Okinawa Japan
• [学会発表] AMPA型受容体エクソサイトーシスの活動依存性抑圧の平行線維－プルキンエ細胞間シナプスにおける長期抑圧発現への関与. (2011)
  • 著者名/発表者名: 山口和彦、達 吉郎、永雄総一
  • 学会等名: 第34回日本神経科学大会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] Changes in kinetic parameters of receptor trafficking underlying synaptic plasticity in cerebellum
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi K.
  • 学会等名: Molecular and Cellular Cognition Society (MCCS-Asia 6th Annual Meeting in Kyoto
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] Nitric oxide dependent change in AMPA receptor trafficking in Purkinje cell analysed using a kinetic model of receptor trafficking
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi K.
  • 学会等名: the 37th Congress of the International Union of Physiological Sciences (IUPS 2013)
  • 発表場所: Birmingham UK
• [学会発表] 小脳プルキンエ細胞長期抑圧で内在化したAMPA受容体の細胞内分布
  • 著者名/発表者名: 山口 和彦
  • 学会等名: 第91回日本生理学会大会
  • 発表場所: 鹿児島
• [学会発表] Change in trafficking kinetics of AMPA-receptor underlying LTD revealed by photolysis of caged inhibitory peptide in cerebellar Purkinje cell
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, K. Nagao, S.
  • 学会等名: 8th Federation of European Neuroscience Forum of Neuroscience
  • 発表場所: Barcelona, Spain
• [学会発表] Suppression of AMPA-receptor-exocytosis during cerebellar LTD revealed by kinetic analysis of receptor trafficking using caged inhibitory peptide
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi K, Nagao S.
  • 学会等名: Symposium "Chemical neurobiology" 89th Annual Meeting of Jpn Physiol. Soc.
  • 発表場所: Matsumoto, Japan
• [学会発表] Kinetic analysis of AMPA type glutamate receptors trafficking upon LTP at the parallel fiber-Purkinje cell synapse in cerebellum
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi K, Nagao S.
  • 学会等名: 35th Anual Meeting of Jpn Society for Neuroscience
  • 発表場所: Nagoya, Japan