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脳内夾雑環境で働く記憶・学習回路の新規化学遺伝学的制御

公募研究

研究領域分子夾雑の生命化学
研究課題/領域番号 18H04563
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
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) 2018-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2019年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2018年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワードケモジェネティクス / 記憶・学習 / シナプス / 光遺伝学 / 夾雑環境 / 記憶 / 脳内分子夾雑 / 化学遺伝学
研究実績の概要

私たちの脳は約1,000億個もの神経細胞が「シナプス」を介して互いに結合し、記憶・学習をはじめとする高次脳機能に必須な神経回路を構築している。シナプスの形成過程や動作機構を明らかにすることは、記憶・学習を分子レベルで理解する上で重要な課題の1つであるが (掛川渉, 柚﨑通介: BRAIN and NERVE, 2018)、複雑環境にある脳内において、特定のシナプスに対して選択的に介入しうる技術は、今も尚、発展途上にある。私たちは最近、協調運動や運動記憶・学習をささえる小脳のシナプス回路を対象とし、シナプス伝達を担うグルタミン酸受容体の機能や動態を人為的に制御しうるまったく新しい化学遺伝学 (Chemogenetics) および光遺伝学 (Optogenetics) 的技術を世界に先駆けて報告した (Kiyonaka et al., Nat Chemistry, 2016; Kakegawa et al., Neuron, 2018)。とりわけ、新規化学遺伝学的技術 (配位ケモジェネティクス法) では、グルタミン酸受容体の活性制御を介して、小脳依存的な運動記憶・学習の分子基盤とされる長期抑圧現象 (long-term depression, LTD; シナプス伝達効率の長期的な低下現象) の誘導過程を調節することにも成功した (Kakegawa, Kiyonaka et al., 未発表データ)。これらの新規手法は、従来の技術では困難であった「脳内の特定のシナプス機能を人為的に操作しうる強力なツール」として用いられ、シナプス機能と個体レベルの事象との因果関係をより詳細に追究できるものと期待される。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 2件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 2件) 図書 (1件) 備考 (1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
  • [雑誌論文] Hyaluronan synthesis supports glutamate transporter activity2019

    • 著者名/発表者名
      Hayashi MK, Nishioka T, Shimizu H, Takahashi K, Kakegawa W, Mikami T, Hirayama Y, Koizumi S, Yoshida S, Yuzaki M, Tammi M, Sekino Y, Kaibuchi K, Shigemoto-Mogami Y, Yasui M, Sato K.
    • 雑誌名

      Journal of Neurochemistry

      巻: 150 号: 3 ページ: 249-263

    • DOI

      10.1111/jnc.14791

    • 関連する報告書
      2019 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] PhotonSABER: new tool shedding light on endocytosis and learning mechanisms in vivo2019

    • 著者名/発表者名
      Matsuda Shinji、Kakegawa Wataru、Yuzaki Michisuke
    • 雑誌名

      Communicative & Integrative Biology

      巻: 12 号: 1 ページ: 34-37

    • DOI

      10.1080/19420889.2019.1586048

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mice lacking EFA6C/Psd2, a guanine nucleotide exchange factor for Arf6, exhibit lower Purkinje cell synaptic density but normal cerebellar motor functions.2019

    • 著者名/発表者名
      Saegusa S, Fukaya M, Kakegawa W, Tanaka M, Katsumata O, Sugawara T, Hara Y, Itakura M, Okubo T, Sato T, Yuzaki M, Sakagami H
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 14 号: 5 ページ: e0216960-e0216960

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0216960

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Activity-dependent secretion of synaptic organizer Cbln1 from lysosomes in granule cell axons2019

    • 著者名/発表者名
      Ibata K, Kono M, Narumi S, Motohashi J, Kakegawa W, Kohda K, Yuzaki M.
    • 雑誌名

      Neuron

      巻: 102 号: 6 ページ: 1184-1198

    • DOI

      10.1016/j.neuron.2019.03.044

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [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] 増大特集 記憶と忘却に関わる脳のしくみ-分子機構から健忘の症候まで 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

      巻: 70 号: 7 ページ: 677-687

    • DOI

      10.11477/mf.1416201069

    • ISSN
      1344-8129, 1881-6096
    • 年月日
      2018-07-01
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [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
  • [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] 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] 脳内夾雑環境で働く記憶・学習回路の新規化学遺伝学的制御.2018

    • 著者名/発表者名
      掛川 渉, 柚﨑 通介
    • 学会等名
      新学術領域研究「分子夾雑」班会議
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [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
  • [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)HP

    • URL

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

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-01-27  

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