脳の記憶メカニズムに基づいた生体分子メモリシステムの実用化

• 研究課題/領域番号: 26540154
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生命・健康・医療情報学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 浦久保 秀俊 京都大学, 情報学研究科, 特定研究員 (40512140)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2016年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 生体分子メモリ / シミュレーション / 再構成系 / CaMKII

研究成果の概要

脳の記憶メカニズムに基づいたCaMKII分子メモリの工学的な実用化を目指し、生化学実験、細胞生物学実験、コンピュータシミュレーションによる検討を行った。特に、CaMKII分子メモリを光により読み書き可能にすることを目指し、CaMKII-FRETの昆虫細胞発現系の構築、HeLa細胞における分子活性の光による制御について検討し、CaMKII分子メモリは工学的に応用可能であることを確認した。また、現実の脳のスパインにおけるメモリ関連分子の局在を明らかにするために、形態を詳細に再現したスパインにおける関連分子の反応拡散シミュレーションを行った。

研究成果

• [雑誌論文] 神経系大規模シミュレーションのためのソフトウェア (2015)
  • 著者名/発表者名: 浦久保秀俊
  • 雑誌名: 日本神経回路学会誌 巻: 22 号: 3 ページ: 133-144
  • DOI: 10.3902/jnns.22.133
  • NAID: 130005106197
  • ISSN: 1340-766X, 1883-0455
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Stochasticity in Ca2+ increase in spines enables robust and sensitive information coding (2014)
  • 著者名/発表者名: Takuya Koumura, Hidetoshi Urakubo, Kaoru Ohashi, Masashi Fujii, Shinya Kuroda
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 9 号: 6 ページ: e99040-e99040
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0099040
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A critical time window for dopamine actions on the structural plasticity of dendritic spines. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yagishita, S., Hayashi-Takagi, A., Ellis-Davies, G.C.R., Urakubo, H., Ishii, S., & Kasai, H.
  • 雑誌名: Science 巻: 345 号: 6204 ページ: 1616-1620
  • DOI: 10.1126/science.1255514
  • 査読あり
• [雑誌論文] A statistical method of identifying interactions in neuron-glia systems based on functional multicell Ca2+ imaging. (2014)
  • 著者名/発表者名: Nakae, K., Ikegaya, Y., Ishikawa, T., Oba, S., Urakubo, H., Koyama, M. & Ishii, S.
  • 雑誌名: PLoS Computational Biology 巻: 10 号: 11 ページ: e1003949-e1003949
  • DOI: 10.1371/journal.pcbi.1003949
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A computational model of afterimage rotation in the peripheral drift illusion based on retinal ON/OFF responses. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, Y., Ishii, S., & Urakubo, H.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 9 号: 12 ページ: e115464-e115464
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0115464
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] The role of adenylate cyclase 1 in reinforcement synaptic plasticity: a modeling and experimental study. (2016)
  • 著者名/発表者名: Urakubo, H., Aoki, K., Yagishita, S., Kasai, H., Ishii, S.
  • 学会等名: SfN annual meeting
  • 発表場所: アメリカ合衆国サンディエゴ
  • 年月日: 2016-11-12
  • 国際学会
• [学会発表] Delayed activation of adenylate cyclase 1 as a causality detector of Action-Reward conditioning: Simulation and experiments. (2016)
  • 著者名/発表者名: Urakubo, H., Aoki, K., Yagishita, S., Kasai, H. and Ishii, S.
  • 学会等名: 日本神経科学大会
  • 発表場所: 神奈川県横浜市パシフィコ横浜
  • 年月日: 2016-07-20
• [学会発表] 行動-報酬タイミング依存シナプス可塑性のシグナル伝達モデル (2015)
  • 著者名/発表者名: 浦久保秀俊
  • 学会等名: 脳と心のメカニズム 第15回冬のワークショップ
  • 発表場所: ルスツリゾートホテル＆コンベンション、北海道虻田郡
  • 年月日: 2015-01-07 – 2015-01-09