成体期プルキンエ細胞における異種シナプス間競合維持機構の解明

• 研究課題/領域番号: 26460250
• 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: 解剖学一般(含組織学・発生学)
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 宮崎 太輔 北海道大学, 医学研究科, 助教 (90374230)
• 研究協力者: 山崎 美和子 北海道大学, 医学研究科, 准教授 (10431305)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2014年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: プルキンエ細胞 / 登上線維 / 平行線維 / 電位依存性カルシウムチャネル / シナプス競合

研究成果の概要

小脳のプルキンエ細胞は平行線維と登上線維による興奮性入力を受けている。発達期ではこの２種類の興奮性入力がそれぞれGluRδ2と電位依存性カルシウムチャネルCav2.1を強化分子として競合することが知られている。しかし、成体期におけるシナプス競合の存在については不明な点が多い。本研究課題では誘導型Cav2.1欠損マウスの形態学的・電気生理学的解析を行いCav2.1が成体小脳においても登上線維入力の強化分子機構として機能していることを明らかにした。この結果は「異種シナプス間競合関係が成体期においても存在し、この均衡維持が小脳の機能発現に重要である」という仮説を実験的に証明するものとなった。

研究成果

• [雑誌論文] Ionic Basis for Membrane Potential Resonance in Neurons of the Inferior Olive. (2016)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto-Makidono, Y., Nakayama, H., Yamasaki, M., Miyazaki, T., Kobayashi, K., Watanabe, M., Kano, M., Sakimura, K., Hashimoto, K.
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 16 号: 4 ページ: 994-1004
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2016.06.053
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The active zone protein CAST regulates synaptic vesicle recycling and quantal size in the mouse hippocampus. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi S, Hida Y, Ishizaki H, Inoue E, Tanaka-Okamoto M, Yamasaki M, Miyazaki T, Masahiro F, Kitajima I, Takai Y, Watanabe M, Ohtsuka T, Manabe T
  • 雑誌名: Eur J Neurosci. 巻: 44 号: 5 ページ: 2272-2284
  • DOI: 10.1111/ejn.13331
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Medial septal GABAergic projection neurons promote object exploration behavior and Type 2 theta rhythm. (2016)
  • 著者名/発表者名: Gangadharan G, Shin J, Kim S-W, Kim A, Paydar A, Kim D-S, Miyazaki T, Watanabe M, Yanagawa Y, Kim J, Kim Y-S, Kim D, Shin H-S.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 巻: 113 号: 23 ページ: 6550-6555
  • DOI: 10.1073/pnas.1605019113
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Territories of heterologous inputs onto Purkinje cell dendrites are segregated by mGluR1-dependent parallel fiber synapse elimination (2016)
  • 著者名/発表者名: Ichikawa R, Hashimoto K, Miyazaki T, Uchigashima M, Yamasaki M, Aiba A, Kano M, Watanabe M
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A 巻: 113 (8) 号: 8 ページ: 2282-7
  • DOI: 10.1073/pnas.1511513113
  • NAID: 120005828473
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] VGluT3-Expressing CCK-Positive Basket Cells Construct Invaginating Synapses Enriched with Endocannabinoid Signaling Proteins in Particular Cortical and Cortex-Like Amygdaloid Regions of Mouse Brains. (2015)
  • 著者名/発表者名: Omiya Y, Uchigashima M, Konno K, Yamasaki M, Miyazaki T, Yoshida T, Kusumi I, Watanabe M.
  • 雑誌名: J Neurosci. 巻: 35(10) 号: 10 ページ: 4215-4228
  • DOI: 10.1523/jneurosci.4681-14.2015
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structure-Function Relationships between Aldolase C/Zebrin II Expression and Complex Spike Synchrony in the Cerebellum. (2015)
  • 著者名/発表者名: Tsutsumi S, Yamazaki M, Miyazaki T, Watanabe M, Sakimura K, Kano M, Kitamura K
  • 雑誌名: J Neurosci. 巻: 35(2) 号: 2 ページ: 843-52
  • DOI: 10.1523/jneurosci.2170-14.2015
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Chemical corrector treatment ameliorates increased seizure susceptibility in a mouse model of familial temporal lobe epilepsy. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yokoi N, Fukata Y, Kase D, Miyazaki T, Jaegle M, Ohkawa T, Takahashi N, Iwanari H, Mochizuki Y, Hamakubo T, Imoto K, Meijer D, Watanabe M, Fukata M
  • 雑誌名: Nat Med 巻: 21 号: 1 ページ: 19-26
  • DOI: 10.1038/nm.3759
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Deficits in cerebellar plasticity and motor learning in a copy number variation mouse model of autism spectrum disorder. (2014)
  • 著者名/発表者名: Pichon, C., Kloth, A. D., Grasselli, G., Titley, H. K., Nakayama, H., Hashimoto, K., Wan, V., Simmons, D. H., Eissa, T., Nakatani, J., Cherskov, A., Miyazaki, T., Watanabe, M., Takumi T., Kano, M., Wang S. S-H. and Hansel, C.
  • 雑誌名: Nat. Commun. 巻: 5 号: 1 ページ: 5586-5586
  • DOI: 10.1038/ncomms6586
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A new mouse allele of glutamate receptor delta 2 with cerebellar atrophy and progressive ataxia (2014)
  • 著者名/発表者名: Miyoshi, Y., Yoshioka, Y., Suzuki, K., Miyazaki, T., Koura, M., Saigoh, K., Kajimura, N., Monobe,Y., Kusunoki, S., Matsuda, J., Watanabe, M. and Hayakawa, N.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 9 (9) 号: 9 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0107867
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Global Scaling Down of Excitatory Postsynaptic Responses in Cerebellar Purkinje Cells Impairs Developmental Synapse Elimination. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kawata S, Miyazaki T, Yamazaki M, Mikuni T, Yamasaki M, Hashimoto K, Watanabe M, Sakimura K, Kano M.
  • 雑誌名: Cell Rep. 巻: 8(4) 号: 4 ページ: 1119-29
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2014.07.014
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Neuron type- and input pathway-dependent expression of Slc4a10 in adult mouse brains. (2014)
  • 著者名/発表者名: Song X, Yamasaki M, Miyazaki T, Konno K, Uchigashima M, Watanabe M
  • 雑誌名: Eur J Neurosci, 巻: 40 号: 5 ページ: 2797-2810
  • DOI: 10.1111/ejn.12636
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Enriched Expression of GluD1 in Higher Brain Regions and Its Involvement in Parallel Fiber-Interneuron Synapse Formation in the Cerebellum. (2014)
  • 著者名/発表者名: Konno K, Matsuda K, Nakamoto C, Uchigashima M, Miyazaki T, Yamasaki M, Sakimura K, Yuzaki M, Watanabe M.
  • 雑誌名: J Neurosci. 巻: 34(22) 号: 22 ページ: 7412-24
  • DOI: 10.1523/jneurosci.0628-14.2014
  • NAID: 120005537463
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Calcineurin B1 subunit is essential for climbing fiber mono-innervation and inhibitory synapse formation in cerebellar Purkinje cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Taisuke Miyazaki, Kenji Sakimura, Masahiko Watanabe
  • 学会等名: 第122回日本解剖学会総会
  • 発表場所: 長崎大学坂本キャンパス（長崎県長崎市）
  • 年月日: 2017-03-28
• [学会発表] Cav2.1 is indispensable to maintain wiring, survival, and compartmentalized expression in adult cerebellar Purkinje cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Taisuke Miyazaki, Miwako Yamasaki, Kenji Sakimura, Masahiko Watanabe
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜 (神奈川県横浜市)
  • 年月日: 2016-07-20
• [学会発表] Neuroanatomical properties of cerebellar interneuron Lugaro cells using with GFP–expressing transgenic mice line (2016)
  • 著者名/発表者名: Taisuke Miyazaki, Kenji F. Tanaka, Masahiko Watanabe
  • 学会等名: 第121回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • 発表場所: ビッグパレットふくしま（福島県・郡山市）
  • 年月日: 2016-03-28
• [学会発表] Morphological characteristics of cerebellar interneuron Lugaro cells using with GFP–expressing transgenic mice line (2015)
  • 著者名/発表者名: Taisuke Miyazaki, Kenji F. Tanaka, Masahiko Watanabe
  • 学会等名: Neuroscience 2015
  • 発表場所: McCormick Place (Chicago, IL)
  • 年月日: 2015-10-17
  • 国際学会
• [学会発表] プルキンエ細胞に発現するカルシニューリンCNB1サブユニットは小脳の興奮性および抑制性シナプス回路形成に重要である (2015)
  • 著者名/発表者名: 宮崎 太輔, 崎村 建司, 渡辺 雅彦
  • 学会等名: 第61回東北・北海道連合支部学術集会
  • 発表場所: 盛岡市観光文化交流センター (岩手県・盛岡市)
  • 年月日: 2015-08-29
• [学会発表] プルキンエ細胞に発現するCNB1は小脳の興奮性および抑制性シナプス回路形成に重要である (2015)
  • 著者名/発表者名: Taisuke Miyazaki, Kenji Sakimura , Masahiko Watanabe
  • 学会等名: 第３８回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場 (兵庫県・神戸市)
  • 年月日: 2015-07-28
• [学会発表] Calcineurin B1 subunit expressed in Purkinje cell is essential for the formation of excitatory and inhibitory cerebellar neuronal network. (2015)
  • 著者名/発表者名: Taisuke Miyazaki, Kenji Sakimura , Masahiko Watanabe
  • 学会等名: 第120回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • 発表場所: 神戸国際会議場（兵庫県・神戸市）
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-23
• [学会発表] 蛍光タンパク発現モデルマウスを用いた小脳ルガロ細胞に関する形態学解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 宮崎 太輔
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会第70回記念学術講演会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県・幕張市）
  • 年月日: 2014-05-11 – 2014-05-13
• [図書] Immunocytochemistry and Related Techniques. Chapter 16. Combined immunocytochemistry and tracing of neural connections. (2015)
  • 著者名/発表者名: Taisuke Miyazaki and Masahiko Watanabe
  • 総ページ数: 14
  • 出版者: Humana Press.