神経回路形成を制御する新規カルシウム依存的リン酸化シグナリング機構の解明

• 研究課題/領域番号: 23680040
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 神経化学・神経薬理学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 竹本 さやか(木村さやか) (竹本-木村 さやか / 竹本‐木村 さやか) 東京大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (70372365)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 27,170千円 (直接経費: 20,900千円、間接経費: 6,270千円); 2014年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円); 2013年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円); 2012年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円); 2011年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
• キーワード: カルシウム / 神経回路形成 / CaMK / 神経回路

研究成果の概要

発生・発達期に生じる神経細胞内Ca2+流入が神経回路形成において重要な役割を果たすと考えられるが、Ca2+上昇によって活性化される分子イベントが、いかにして神経回路形成を制御するのかは未だ不明である。申請者は、培養神経細胞において、軸索・樹状突起発達を、Ca2+依存性蛋白質リン酸化酵素、CaMKIαならびにIγが担うことを発見した。本研究では、この独自知見を発展させ、in vivoにおけるCa2+-CaMKI依存的新規回路形成メカニズムの解明を推進した。独自に作出した遺伝子改変マウスを用い、神経回路形成におけるCaMKIアイソフォームの機能を新たに見出し、その細胞基盤の一端解明に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Rational design of a high-affinity, fast, red calcium indicator R-CaMP2. (2015)
  • 著者名/発表者名: Inoue M, Takeuchi A, Horigane S, Ohkura M, Gengyo-Ando K, Fujii H, Kamijo S, Takemoto-Kimura S, Kano M, Nakai J, Kitamura K, Bito H
  • 雑誌名: Nat Methods 巻: 12 号: 1 ページ: 64-70
  • DOI: 10.1038/nmeth.3185
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Region-specific activation of CRTC1-CREB signaling mediates long-term fear memory (2014)
  • 著者名/発表者名: Nonaka M, Kim R, Fukushima H, Sasaki K, Suzuki K, Okamura M, Ishii Y, Kawashima T, Kamijo S, Takemoto-Kimura S, Okuno H, Kida S, Bito H
  • 雑誌名: Neuron 巻: 84 号: 1 ページ: 92-106
  • DOI: 10.1016/j.neuron.2014.08.049
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Towards a better understanding of cognitive behaviors regulated by gene expression downstream of activity-dependent transcription factors (2014)
  • 著者名/発表者名: Nonaka M, Kim R, Sharry S, Matsushima A, Takemoto-Kimura S, Bito H
  • 雑誌名: Neurobiology of Learning and Memory 巻: 115 ページ: 21-29
  • DOI: 10.1016/j.nlm.2014.08.010
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Nonlinear Decoding and Asymmetric Representation of Neuronal Input Information by CaMKIIa and Calcineurin. (2013)
  • 著者名/発表者名: Fujii H, Inoue M, Okuno H, Sano Y; Takemoto-Kimura S, Kitamura K, Kano M, Bito H.
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 3(印刷中)(掲載確定) 号: 4 ページ: 978-987
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2013.03.033
  • 査読あり
• [雑誌論文] Functional labeling of neuronal ensemble and axonal projections in vivo using a synthetic activity-dependent promoter E-SARE. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kawashima T, Kitamura K, Suzuki K, Nonaka M, Kamijo S, Takemoto-Kimura S, Kano M, Okuno H, Ohki K, Bito H.
  • 雑誌名: Nature Methods 巻: 10 号: 9 ページ: 889-895
  • DOI: 10.1038/nmeth.2559
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inverse synaptic tagging of inactive synapses via dynamic interaction of Arc/Arg3.1 with CaMKllβ (2012)
  • 著者名/発表者名: 奥野浩行, 他
  • 雑誌名: Cell 巻: 149 号: 4 ページ: 886-898
  • DOI: 10.1016/j.cell.2012.02.062
  • 査読あり
• [学会発表] Spontaneous L-type calcium channel activity regulates local calcium signaling in the neurites of developing cortical neurons (2014)
  • 著者名/発表者名: Kamijo S, Suzuki K, Horigae H, Fujii H, Takemoto-Kimura S, Bito H
  • 学会等名: The 44th Annual Meeting of the Society for Neuroscience
  • 発表場所: 米国、Washington DC
  • 年月日: 2014-11-19
• [学会発表] Nonlinear decoding and asymmetric representation of neuronal input information by CaMKII and calcineurin (2014)
  • 著者名/発表者名: Fujii H, Inoue M, Okuno H, Sano Y, Takemoto-Kimura S, Kitamura K, Kano M, Bito H
  • 学会等名: HHMI Janelia Conference
  • 発表場所: 米国、Ashburn
  • 年月日: 2014-09-30
• [学会発表] Signaling from synapse to the nucleus and imaging of active neuronal ensembles (2014)
  • 著者名/発表者名: Bito H, Inoue M, Nonaka M, Yagishita-Kyo N, Kawashima T, Suzuki K, Ishii Y, Fujii H, Endo T, Goto M, Koyama H, Takemoto-Kimura S, Kim R
  • 学会等名: 第37回日本神経科学大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-09-11
  • 招待講演
• [学会発表] Novel roles of CaMKK-CaMKI cascades in neuritogenesis and circuitformation (2011)
  • 著者名/発表者名: Sayaka Takemoto-Kimura, Shin-ichiro Horigane, Aki Adachi-Morishima, Kanzo Suzuki, Satoshi Kamijo, Mio Nonaka, Hiroyuki Okuno, Haruhiko Bito
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • 年月日: 2011-12-13
• [学会発表] Activity-dependent regulation of dendritogenesis via CLICK-III/CaMKI_Y in developing cortical neurons (2011)
  • 著者名/発表者名: Kanzo Suzuki, Sayaka Takemoto-Kimura, Shin-ichiro Horigane, Satoshi Kamijo, Masatoshi Inoue, Hajime Fujii, Hiroyuki Okuno, Haruhiko Bito
  • 学会等名: Neuroscience 2011(2011年米国神経科学会)
  • 発表場所: Washington Convention Center. (Washington DC) USA
  • 年月日: 2011-11-13
• [学会発表] Molecular basis of CLICK-III/CaMKI γ-mediated dendritogenesis in developing cortical neurons (2011)
  • 著者名/発表者名: Kanzo Suzuki, Sayaka Takemoto-Kimura, Satoshi Kamijo, Masatoshi Inoue, Hajime Fujii, Natsumi Ageta-Ishihara, Hiroyuki Okuno, Haruhiko Bito
  • 学会等名: 第34回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] Deciphering Ca^<2+> signaling during radial migration of immature cortical neurons (2011)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichiro Horigane, Sayaka Takemoto-Kimura, Aki Adachi-Morishima, Satoshi Kamijo, Kanzo Suzuki, Michiko Okamura, Hiroyuki Okuno, Haruhiko Bito
  • 学会等名: 第34回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • 年月日: 2011-09-15
• [学会発表] 神経突起伸展を制御するカルシウム依存性タンパク質リン酸化カスケードの機能探索
  • 著者名/発表者名: 竹本‐木村さやか, 堀金慎一郎, 鈴木敢三, 尾藤晴彦
  • 学会等名: 第86回日本生化学会大会
  • 発表場所: 横浜
  • 招待講演
• [学会発表] Nonlinear decoding and asymmetric representation of neuronal input information by CaMKIIalpha and calcineurin
  • 著者名/発表者名: Fujii H, Inoue M, Okuno H, Sano Y, Takemoto-Kimura S, Kitamura K, Kano M, Bito H
  • 学会等名: 43rd Annual Meeting of the Society for Neuroscience
  • 発表場所: San Diego, USA
• [学会発表] Differential roles for CaM kinases in mediating excitation-morphogenesis coupling during formation and maturation of neuronal circuits
  • 著者名/発表者名: Takemoto-Kimura S et al.
  • 学会等名: International Conference of Physiological Sciences
  • 発表場所: International Expo Center (Suzhou, China)
  • 招待講演
• [学会発表] Novel functions of Ca2+-dependent phosphorylation cascades in neuritogenesis and emotional behavior
  • 著者名/発表者名: Takemoto-Kimura S et al.
  • 学会等名: 第35回神経科学学会大会(Neuro2012)
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（名古屋市）
  • 招待講演
• [学会発表] 発達期大脳皮質神経細胞の樹状突起伸展を制御するカルシウム/カルモデュリン依存性タンパクリン酸化酵素Ｉgammaの生化学的特徴
  • 著者名/発表者名: Suzuki K et al.
  • 学会等名: 第85回日本生化学会年会
  • 発表場所: 福岡国際会議場・マリンメッセ福岡（福岡市）