CAST/ELKSの機能制御から捉える網膜シナプスのスクラップアンドビルド

• 研究領域: スクラップ＆ビルドによる脳機能の動的制御
• 研究課題/領域番号: 17H05741
• 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: 山梨大学
• 研究代表者: 大塚 稔久 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (40401806)
• 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: 11,050千円 (直接経費: 8,500千円、間接経費: 2,550千円); 2018年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2017年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
• キーワード: 神経科学

研究実績の概要

本年度も引き続き、リバイスのための追加実験を行った。具体的には、条件付きダブルノックアウトマウスで見出された視細胞死がアポトーシスによるものであることをTUNEL法によって形態学的に明らかにした。さらに、網膜特異的にGCaMPを発現させるためのAAVベクター構築を進め、光応答による双極細胞の活性化をモニターできる系の確立を行い、LED刺激によって網膜細胞の応答の検出に成功した。一方、この光刺激がどの程度生体内の現象を反映しているかについては、引き続き条件検討が必要と思われた。また、ドイツマックスプランク研究所のTobias Moser博士との共同研究で、パッチクランプ法を用いてプレシナプスのカルシウムチャネルに着目した解析を継続し、CAST/ELKSダブルノックアウトマウス網膜ではカルシウムチャネルの機能が大きく阻害されていることを見出した。この成果は、Calyx of heldシナプスにおけるデータと高い相関性があり、CAST/ELKSがカルシウムチャネルと相互作用して、神経伝達物質の放出を制御しているという一般原理の提唱につながった。また、将来的に網膜視細胞から双極細胞への神経伝達を直接モニターするために、双極細胞特異的に膜電位センサーを発現させるベクター開発を開始した。さらに、網膜における異所性のシナプス形成のスクラップアンドビルドの解明のために、特にリン酸化シグナル伝達に着目した。具体的には、AMPKファミリーのマスターリン酸化酵素・LKB1がこの異所性シナプス形成を制御していることを確かめるとともに、CAST/ELKSのそれぞれのリン酸化部位（セリン残基）をアラニン残基に置換した変異マウスの交配・繁殖を進めた。これら変異マウスとLKB1変異マウスを交配させLKB1シグナル系とCAST/ELKSのリン酸化についての関連について今後予備データを得る。

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。

研究成果

• [雑誌論文] Vangl2 interaction plays a role in the proteasomal degradation of Prickle2 (2019)
  • 著者名/発表者名: Nagaoka Tadahiro、Furuse Mikio、Ohtsuka Toshihisa、Tsuchida Kunihiro、Kishi Masashi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 号: 1 ページ: 2912-2912
  • DOI: 10.1038/s41598-019-39642-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ELKS/Voltage-dependent Ca2+ channel-β Subunit Module Regulates Polarized Ca2+ Influx in Pancreatic β-Cells. (2019)
  • 著者名/発表者名: Ohara-Imaizumi, M., Aoyagi, K., Yamauchi, H., Yoshida, M., Mori, M.X., Hida, Y., Tran, H.N., Ohkura, M., Abe, M., Akimoto, Y., Nakamichi, Y., Nishiwaki, C., Kawakami, H., Hara, K., Sakimura, K., Nagamatsu, S., Mori, Y., Nakai, J., Kakei, M., and Ohtsuka, T.
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 26 号: 5 ページ: 1213-1226
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2018.12.106
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Cytomatrix proteins CAST and ELKS regulate retinal photoreceptor development and maintenance (2018)
  • 著者名/発表者名: Hagiwara Akari、Kitahara Yosuke、Grabner Chad Paul、Vogl Christian、Abe Manabu、Kitta Ryo、Ohta Keisuke、Nakamura Keiichiro、Sakimura Kenji、Moser Tobias、Nishi Akinori、Ohtsuka Toshihisa
  • 雑誌名: The Journal of Cell Biology 巻: 217 号: 11 ページ: 3993-4006
  • DOI: 10.1083/jcb.201704076
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] CAST/ELKS Proteins Control Voltage-Gated Ca2+ Channel Density and Synaptic Release Probability at a Mammalian Central Synapse (2018)
  • 著者名/発表者名: Dong Wei、Radulovic Tamara、Goral R. Oliver、Thomas Connon、Suarez Montesinos Monica、Guerrero-Given Debbie、Hagiwara Akari、Putzke Travis、Hida Yamato、Abe Manabu、Sakimura Kenji、Kamasawa Naomi、Ohtsuka Toshihisa、Young Samuel M.
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 24 号: 2 ページ: 284-293.e6
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2018.06.024
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Mutations in bassoon in individuals with familial and sporadic progressive supranuclear palsy-like syndrome (2018)
  • 著者名/発表者名: Yabe I, Yaguchi H, Kato Y, Miki Y, Takahashi H, Tanikawa S, Shirai S, Takahashi I, Kimura M, Hama Y, Matsushima M, Fujioka S, Kano T, Watanabe M, Nakagawa S, Kunieda Y, Ikeda Y, Hasegawa M, Nishihara H, Ohtsuka T, Tanaka S, Tsuboi Y, Hatakeyama S, Wakabayashi K, Sasaki H
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 8 号: 1 ページ: 819-819
  • DOI: 10.1038/s41598-018-19198-0
  • NAID: 120006377499
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Synaptic localisation of SRF coactivators, MKL1 and MKL2, and their role in dendritic spine morphology (2018)
  • 著者名/発表者名: Kaneda Marisa、Sakagami Hiroyuki、Hida Yamato、Ohtsuka Toshihisa、Satou Natsumi、Ishibashi Yuta、Fukuchi Mamoru、Krysiak Anna、Ishikawa Mitsuru、Ihara Daisuke、Kalita Katarzyna、Tabuchi Akiko
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 号: 1 ページ: 727-727
  • DOI: 10.1038/s41598-017-18905-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] CAST: Its molecular structure and phosphorylation-dependent regulation of presynaptic plasticity (2018)
  • 著者名/発表者名: Hamada Shun、Ohtsuka Toshihisa
  • 雑誌名: Neurosci. Res. 巻: 127 ページ: 25-32
  • DOI: 10.1016/j.neures.2017.12.005
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Molecular structure and function of the presynaptic active zone. (2018)
  • 著者名/発表者名: Toshihisa Ohtsuka
  • 学会等名: A symposium in honor of Sumiko Mochida-Forefront of Neurotransmitter Release and Calcium Channel Signaling
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Integral system by the active zone proteins CAST and ELKS to control retinal synaptic transmission and photoreceptor remodeling. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ohtsuka T.
  • 学会等名: 第95回日本生理学会大会
• [学会発表] Molecular Mechanisms of Presynaptic Transmission. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ohtsuka T.
  • 学会等名: The first international symposium for frontend brain science: University of Yamanashi 2018.
  • 国際学会
• [学会発表] Integral system by CAST/ELKS protein family to regulate retinal photoreceptor development and maintenance. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ohtsuka T.
  • 学会等名: BRI International Symposium 2018.
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] CAST Phosphorylation in Control of Short-term Plasticity at the presynaptic Active Zones. (2017)
  • 著者名/発表者名: 大塚稔久
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [備考] 山梨大学医学部生化学講座第一教室ホームページ
  • URL: http://www.med.yamanashi.ac.jp/basic/bioche01/