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光応答性CaMKIIによるiPlasticityの分子メカニズムの解明

公募研究

研究領域脳の若返りによる生涯可塑性誘導ーiPlasticityー臨界期機構の解明と操作
研究課題/領域番号 21H05703
研究種目

学術変革領域研究(A)

配分区分補助金
審査区分 学術変革領域研究区分(Ⅲ)
研究機関生理学研究所

研究代表者

村越 秀治  生理学研究所, 脳機能計測・支援センター, 准教授 (90608142)

研究期間 (年度) 2021-09-10 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
13,000千円 (直接経費: 10,000千円、間接経費: 3,000千円)
2022年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2021年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
キーワードシナプス / 光遺伝学 / 遺伝子発現 / DNAマイクロアレイ / FRET / 可塑性
研究開始時の研究の概要

本研究では、我々が開発したpaCaMKIIをシナプスに局在化させるためのタグの開発を行う。またこの局在化システムを用いてDNAマイクロアレイによるpaCaMKII活性依存的な遺伝子発現の解析を行う。さらに、paCaMKII活性化依存的に発現するアクチン制御タンパク質の機能解析を2光子蛍光寿命イメージング顕微鏡を用いて行う。

研究実績の概要

脳内では記憶や学習に応じてシナプス形成やシナプス後部を形成するスパインの体積の増大が見られることが分かっており、このような可塑性が海馬で起こる時期を研究代表者らは海馬の臨界期と定義している。我々は最近、光照射でシナプスの可塑的変化を誘起(induced plasticity:iPlasticity)することが可能な光応答性分子Photoactivatable CaMKII (paCaMKII)の開発に成功した。本研究では、光応答性CaMKIIによるiPlasticityが起こる過程で発現する遺伝子のマイクロアレイによる同定を進めている。現在までに、光応答性CaMKIIをコードするアデノ随伴ウイルスの作製を進め。また、大脳皮質神経細胞の分散培養の系も確立することに成功した。さらに、paCaMKIIを発現させた大脳皮質神経細胞において、paCaMKIIを青色光で活性化したときに発現する遺伝子群の同定をDNAマイクロアレイにより進めた。

現在までの達成度 (段落)

令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (1件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] In-vivo three- and four-photon fluorescence microscopy using a 1.8 μm femtosecond fiber laser system.2022

    • 著者名/発表者名
      Murakoshi H, Ueda HH, Goto R, Hamada K, Nagasawa Y, and Fuji T.
    • 雑誌名

      Biomedical Optics Express

      巻: 14 号: 1 ページ: 326334-326334

    • DOI

      10.1364/boe.477322

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Chronic neuronal excitation leads to dual metaplasticity in the signaling for structural long-term potentiation.2022

    • 著者名/発表者名
      Ueda HH, Nagasawa Y, Sato A, Onda M, and Murakoshi H
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 38 号: 1 ページ: 110153-110153

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2021.110153

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Tension sensor based on fluorescence resonance energy transfer reveals fiber diameter-dependent mechanical factors during myelination2021

    • 著者名/発表者名
      Shimizu T, Murakoshi H, Matsumoto H, Ichino K, Hattori A, Ueno S, Ishida A, ytajiri N, Hida H.
    • 雑誌名

      Front Cell Neurosci

      巻: 15 ページ: 685044-685044

    • DOI

      10.3389/fncel.2021.685044

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 光応答性CaMKIIの開発と単一シナプス光操作―ローカルオプトジェネティクス―2021

    • 著者名/発表者名
      植田大海、長澤裕太郎、村越秀治
    • 雑誌名

      生物物理

      巻: 61 号: 6 ページ: 374-377

    • DOI

      10.2142/biophys.61.374

    • NAID

      130008120209

    • ISSN
      0582-4052, 1347-4219
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Imaging intracellular protein interactions/activity in neurons using 2-photon fluorescence lifetime imaging microscopy.2021

    • 著者名/発表者名
      Ueda HH, Nagasawa Y, and Murakoshi H
    • 雑誌名

      Neuroscience Research

      巻: in press ページ: 00212-1

    • DOI

      10.1016/j.neures.2021.10.004

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Optogenetic manipulation and imaging of signaling molecules in dendritic spines of neurons2022

    • 著者名/発表者名
      村越秀治
    • 学会等名
      NEURO2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2021-10-22   更新日: 2023-12-25  

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