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神経情報書込の分子機構解明を目指したCaMキナーゼ活性プローブ開発と多重可視化

公募研究

研究領域細胞機能と分子活性の多次元蛍光生体イメージング
研究課題/領域番号 23113503
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
研究機関東京大学

研究代表者

尾藤 晴彦  東京大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (00291964)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2013-03-31
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
2012年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2011年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
キーワード脳・神経 / シグナル伝達
研究実績の概要

神経情報は、膜電位の上昇下降と神経伝達物質放出によって発生する。そして、神経伝達物質受容に引き続くシナプス電位の変化は、神経細胞内で電気的シグナルと化学的シグナルの両者を生成する。本研究課題では、この化学的シグナルに焦点を当て、化学的シグナル伝達過程を構成する素過程の代表例としてCa2+-カルモジュリン依存性蛋白リン酸化酵素(CaMK)を取り上げ、その酵素活性ダイナミクスが生きた細胞内でどのような実時間変化を遂げるか測定可能な実験システムを開発する。
本研究計画の最終年度である平成24年度においては、カルシウムとCaMK活性の同時測定(Ca2+/CaMKII, Ca2+/CaMKIV, Ca2+/CaMKK)、CaMKと脱リン酸化酵素カルシニューリンの同時計測を、単一ニューロン、単一シナプスにおいて実施し、種々の刺激に対する応答チューニング特性を明らかにした。その結果、CaMKIIが、入力周波数のみならず、入力数そのものをも認識するデコーダーであることを明らかにした。また、単一シナプスレベルでのdual FRETを実現して、低周波数刺激ならびに高周波数刺激に応答するシナプスでのカルシニューリン活性化の時空間特性を解明した。
本成果は、Fujii et al. としてCell Reports誌に掲載確定している。

現在までの達成度 (段落)

24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

24年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2013 2012 2011

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (8件) (うち招待講演 4件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Nonlinear Decoding and Asymmetric Representation of Neuronal Input Information by CaMKIIα and Calcineurin2013

    • 著者名/発表者名
      Fujii H, Inoue M, Okuno H, Sano Y; Takemoto-Kimura S, Kitamura K, Kano M, Bito H.
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 3 号: 4 ページ: 978

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2013.03.033

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Inverse synaptic tagging of inactive synapses via dynamic interaction of Arc/Arg3.1 with CaMKllβ2012

    • 著者名/発表者名
      奥野浩行, 他
    • 雑誌名

      Cell

      巻: 149 号: 4 ページ: 886-898

    • DOI

      10.1016/j.cell.2012.02.062

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Activity-dependent modulation of receptor dynamics at excitatory synapses.2013

    • 著者名/発表者名
      Haruhiko Bito
    • 学会等名
      14th International Membrane Research Forum.
    • 発表場所
      iCEMS, Kyoto University, Kyoto
    • 年月日
      2013-03-15
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Nonlinear Decoding and Asymmetric Representation of Neuronal Input Information by CaMKIIα and Calcineurin.2013

    • 著者名/発表者名
      Fujii H et al.
    • 学会等名
      10th International Conference on Protein Phosphatase
    • 発表場所
      国立がんセンター研究所(東京)
    • 年月日
      2013-02-07
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] New roles of CaMKII in information storage and processing.2013

    • 著者名/発表者名
      Haruhiko Bito
    • 学会等名
      46th Winter Conference on Brain Research.
    • 発表場所
      Breckenridge, Colorado, USA
    • 年月日
      2013-01-26
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] dFOMA (dual FRET with Optical MAnipulation)イメージングを用いたCaMKIIαとCalcineurinによる神経入力情報の非線形的デコーディング2012

    • 著者名/発表者名
      Fujii H et al
    • 学会等名
      第35回日本分子生物年会
    • 発表場所
      福岡国際会議場・マリンメッセ福岡(福岡市)
    • 年月日
      2012-12-11
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Non-linear decoding and representation of neuronal input information by CaMKIIα and calcineurin.2012

    • 著者名/発表者名
      Fujii H et al.
    • 学会等名
      42th Annual Meeting of Society for Neuroscience
    • 発表場所
      New Orleans, Louisiana, USA
    • 年月日
      2012-10-13
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] AMPA receptor dynamics quantified using a fluorescence activation-coupled protein labeling (FAPL) method.2012

    • 著者名/発表者名
      Ishii Y et al.
    • 学会等名
      第35回神経科学学会大会(Neuro2012)
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(名古屋市)
    • 年月日
      2012-09-18
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Deciphering the signaling from the synapses to the nucleus and from the nucleus back to the synapses.2012

    • 著者名/発表者名
      Haruhiko Bito
    • 学会等名
      HHMI Janelia Farm Research Campus Seminar
    • 発表場所
      HHMI Janelia Farm Research Campus, Ashburn, Virginia, USA
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Feature extraction and combinatorial representation of neuronal input pattern by Ca2+ signaling pathways2011

    • 著者名/発表者名
      Fujii H, Inoue M, Okuno H, Takemoto-Kimura S, Bito H
    • 学会等名
      第34回日本神経科学大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県)
    • 年月日
      2011-09-15
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [図書] 光技術を用いた神経回路機能の解読と操作。 in 実験医学増刊vol . 30 第13号 精神・神経疾患ー発症基盤・病態生理を担う分子カスケードから臨床応用までー (櫻井武,澤明編)2012

    • 著者名/発表者名
      尾藤晴彦
    • 出版者
      羊土社
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [図書] 脳の可塑性.In Annual Review神経20122012

    • 著者名/発表者名
      野中美応、金亮、奥野浩行、尾藤晴彦
    • 出版者
      中外医学社
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2011-04-06   更新日: 2018-03-28  

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