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運動学習をささえる小脳シナプス回路シフト

公募研究

研究領域行動適応を担う脳神経回路の機能シフト機構
研究課題/領域番号 17H05579
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

掛川 渉  慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 准教授 (70383718)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
2018年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2017年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
キーワード細胞接着型GPCR / シナプス改変 / 記憶学習 / 生後発達 / 小脳 / 運動学習 / シナプス刈り込み / 長期抑圧
研究実績の概要

運動学習をささえる小脳の神経回路は、生後発達期に劇的な回路シフトを伴う。これまで私たちは、小脳登上線維-プルキンエ細胞シナプス (CFシナプス) の改変過程を追究し、新規C1qファミリー分子のC1qL1が重要な役割を果たしていることを明らかにした (Kakegawa et al., Neuron 2015)。CFシナプスから分泌されたC1qL1はプルキンエ細胞に発現する細胞接着型GPCRであるBAI3と結合することによりCFシナプスの形成・強化をもたらす。そこで、本研究では、小脳シナプス回路のシフト過程を理解することを目的として、C1qL1-BAI3シグナルを追究することにした。
本年度は、成熟期におけるBAI3の機能について研究を行った。まず、成熟BAI3-KOマウスのプルキンエ細胞にBAI3を強制発現させると、成熟期にもかかわらず、BAI3-KOマウスに見られるCFシナプスの形態・機能不全がほぼ完全に回復した。それに対し、C1qL1と結合しうる領域を欠損させた変異型BAI3を発現させると、KOマウスの異常表現型の回復は認められなかった。次に、正常型BAI3を成熟した野生型マウスのプルキンエ細胞に強制発現させると、驚くべきことに、隣のプルキンエに投射していたCFが分岐し、BAI3強制発現細胞に対しても投射するようになった。また、この現象はC1qL1結合に依存していることも変異型BAI3の発現によりわかった。これらの結果から、C1qL1-BAI3結合は成熟期においても作用し、小脳回路をダイナミックに改変させうることが示唆された(投稿準備中)。
さらに私たちは、C1qLファミリー分子やBAI3が筋細胞にも発現していることを見つけ、それらの相互作用が筋芽細胞間の融合過程に関与していることも明らかにした。今後、C1qL-BAI3結合の生理的重要性についてさらに検討していきたい。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件、 招待講演 4件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] モントリオール大学/IRCM(カナダ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] ケンブリッジ大学/オックスフォード大学(英国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Oxford/University of Cambridge(英国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] DZNE(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Montreal Clinical Research Institute(カナダ)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Activity-dependent secretion of synaptic organizer Cbln1 from lysosomes in granule cell axons.2019

    • 著者名/発表者名
      Ibata Keiji, Kono Maya, Narumi Sakae, Motohashi Junko, Kakegawa Wataru, Kohda Kazuhisa, Yuzaki Michisuke.
    • 雑誌名

      Neuron

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Interneuronal NMDA receptors regulate long-term depression and motor learning in the cerebellum2018

    • 著者名/発表者名
      Kono Maya、Kakegawa Wataru、Yoshida Kazunari、Yuzaki Michisuke
    • 雑誌名

      The Journal of Physiology

      巻: 597 号: 3 ページ: 903-920

    • DOI

      10.1113/jp276794

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cote JF. Spatiotemporal regulation of the GPCR activity of BAI3 by C1qL4 and Stabilin-2 controls myoblast fusion.2018

    • 著者名/発表者名
      Hamoud N, Tran V, Aimi T, Kakegawa W, Lahaie S, Thibault MP, Pelletier A, Wong GW, Kim IS, Kania A, Yuzaki M, Bouvier M,
    • 雑誌名

      Nat Commun

      巻: 9 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41467-018-06897-5

    • 関連する報告書
      2018 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] Optogenetic Control of Synaptic AMPA Receptor Endocytosis Reveals Roles of LTD in Motor Learning2018

    • 著者名/発表者名
      Kakegawa Wataru、Katoh Akira、Narumi Sakae、Miura Eriko、Motohashi Junko、Takahashi Akiyo、Kohda Kazuhisa、Fukazawa Yugo、Yuzaki Michisuke、Matsuda Shinji
    • 雑誌名

      Neuron

      巻: 99 号: 5 ページ: 985-998

    • DOI

      10.1016/j.neuron.2018.07.034

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 特集―スクラップ&ビルドで発達する脳神経回路と高次脳機能:スクラップ&ビルドによる小脳神経回路の動的制御.2018

    • 著者名/発表者名
      掛川渉, 柚﨑通介
    • 雑誌名

      実験医学 (羊土社)

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] 記憶・学習の分子機構-そのときシナプスでは何が起きているのか?2018

    • 著者名/発表者名
      掛川渉, 柚﨑通介
    • 雑誌名

      BRAIN and NERVE-神経研究の進歩 (医学書院社)

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] 脳神経機能における素過程・構造をコントロールする分子群-17章 中枢神経系における分泌型シナプス形成因子.2018

    • 著者名/発表者名
      松田恵子, 掛川渉, 柚﨑通介
    • 雑誌名

      脳の分子論 (東京化学同人社)

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Chemical labelling for visualizing native AMPA receptors in live neurons.2017

    • 著者名/発表者名
      Wakayama, S., Kiyonaka, S., Arai, I., Kakegawa, W., Matsuda, S., Ibata, K., Nemoto, Y.L., Kusumi, A., Yuzaki, M., Hamachi, I.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 8 号: 1 ページ: 14850-14850

    • DOI

      10.1038/ncomms14850

    • NAID

      120006600363

    • 関連する報告書
      2017 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] 特集―ニューロリハビリテーションの進歩:中枢神経の可塑性とは.2017

    • 著者名/発表者名
      河野まや, 掛川渉, 柚﨑通介
    • 雑誌名

      Clinical Neuroscience (中外医学社)

      巻: 5 ページ: 523-527

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 記憶をささえる脳内D-アミノ酸受容体機能2019

    • 著者名/発表者名
      掛川 渉
    • 学会等名
      JST-ERATO浜地プロジェクトニューロ分子技術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Optogenetic control of cerebellar synaptic plasticity and motor learning.2018

    • 著者名/発表者名
      掛川 渉
    • 学会等名
      新学術領域研究「適応回路シフト」班会議
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 小脳シナプス可塑性と記憶・学習をささえるD-セリン受容体2018

    • 著者名/発表者名
      掛川 渉
    • 学会等名
      新学術領域研究 次世代脳プロジェクト 冬のシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] D-セリン結合型グルタミン酸受容体によるシナプス可塑性および運動学習制御2018

    • 著者名/発表者名
      掛川 渉, 河野 まや, 柚﨑 通介
    • 学会等名
      第14回 D-アミノ酸学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] A novel D-serine signaling which underlies synaptic plasticity and motor learning in the cerebellum.2017

    • 著者名/発表者名
      Kakegawa, W., Yuzaki, M.
    • 学会等名
      第39回 日本生物学的精神医学会 (札幌)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Synergistic action of two different GluD2 ligands on D-serine signaling in the cerebellum.2017

    • 著者名/発表者名
      Kakegawa, W.
    • 学会等名
      The 3rd International Conference of D-Amino Acid Research (Italy)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] スクラップ&ビルドで発達する脳神経回路と高次脳機能:スクラップ&ビルドによる小脳神経回路の動的制御2018

    • 著者名/発表者名
      掛川 渉, 柚﨑 通介
    • 総ページ数
      204
    • 出版者
      羊土社
    • ISBN
      9784758103725
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 慶應義塾大学医学部生理学I教室(柚﨑研究室)

    • URL

      http://www.yuzaki-lab.org/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 慶應義塾大学医学部生理学教室 (柚﨑通介研究室)

    • URL

      http://www.yuzaki-lab.org/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-02-28  

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