内因性チャネルを用いた脳内レドックス環境イメージングと老化・病態脳研究への応用

• 研究領域: 脳内環境：恒常性維持機構とその破綻
• 研究課題/領域番号: 24111528
• 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: 京都大学
• 研究代表者: 柿澤 昌 京都大学, 薬学研究科(研究院), 准教授 (40291059)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円); 2013年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2012年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
• キーワード: 酸化シグナル / ニューロン / 小脳 / プルキンエ細胞 / カルシウム / リアノジン受容体 / 一酸化窒素 / イメージング

研究概要

機能分子への酸化修飾の蓄積は、老化や疾患発祥の主要因の一つと考えられている。したがって、脳内環境に関する研究を進める上で、酸化環境に着目することは有意義であると考えられるが、十分な定量性と空間分官能を有する測定法はこれまで確立されていなかった。申請者は近年、リアノジン受容体(RyR)のカフェインに対する応答性(CICR)は酸化シグナルによる影響を受けないが、一酸化窒素(NO)に対する応答（NICR)は阻害されることを見出し、NICR/CICR比の測定による酸化状態モニター法を考案した。本研究では、NICR/CICR比の測定による細胞内酸化状態モニター系を確立した上で、脳神経細胞内酸化環境をモニターし、老化・神経変性疾患との関連性解明を目指したが、研究期間内に以下のような成果が得られている。
・若齢マウス個体由来の小脳スライス標本を、様々な濃度の過酸化水素で前処理し、カルシウムイメージング法によりプルキンエ細胞のNICR、CICRを測定し、NICR/CICR比を求めたところ、濃度依存的な低下が確認された。また、NICR/CICR比の低下に伴い、小脳で発現するRyRにおけるジスルフィド化修飾が増加することを、ジスルフィド化修飾を選択的に検出する生化学的手法を自ら確立して明らかにした。
・個体の加齢に伴い、プルキンエ細胞のNICR/CICRの低下及び小脳におけるジスルフィド化修飾の増加が見られることを、生後20ヶ月齢の老齢個体マウスを用いて明らかにした。
・ホスホチロシンアダプター分子の一種、ShcBの遺伝子欠損マウスにおいて、小脳依存的な運動学習が阻害されることを明らかにし、さらに、その原因として小脳平行線維シナプスの可塑性、小脳プルキンエ細胞における小胞体カルシウムストアの機能維持に阻害が見られることを示した。

現在までの達成度 (区分)

理由

25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

25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] Posttranslational modification of intercellular messenger systems (2014)
  • 著者名/発表者名: Kakizawa, S., Kaiya, H., Takahashi, A.
  • 雑誌名: Frontiers in Endocrinology (Lausanne) 巻: 5 ページ: 27-27
  • DOI: 10.3389/fendo.2014.00027
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Facilitated hyperpolarization signaling in vascular smooth muscle overexpressing TRIC-A channels. (2013)
  • 著者名/発表者名: Tao, S., Yamazaki, D., Komazaki, S., Zhao, C., Iida, T., Kakizawa, S., Imaizumi, Y. & Takeshima, H.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 288 号: 22 ページ: 15581-15589
  • DOI: 10.1074/jbc.m112.435396
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nitric oxide-induced calcium release : activation of type 1 ryanodine receptor by endogenous nitric oxide (2013)
  • 著者名/発表者名: Kakizawa, S., Yamazawa, T. and Iino, M
  • 雑誌名: Channels 巻: 7 号: 1 ページ: 1-5
  • DOI: 10.4161/chan.22555
  • NAID: 120005333788
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nitric oxide-induced calcium release: activation of type 1 ryanodine receptor, a calcium release channel, through non-enzymatic posttranslational modification by nitric oxide (2013)
  • 著者名/発表者名: Kakizawa, S
  • 雑誌名: Front Endocrinol 巻: 4 ページ: 142-142
  • DOI: 10.3389/fendo.2013.00142
  • 査読あり
• [雑誌論文] ジャンクトフィリン (2013)
  • 著者名/発表者名: 柿澤昌
  • 雑誌名: 脳科学辞典 巻: Web辞典
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nitric Oxide-Induced Calcium Release: A Novel Calcium-Mobilizing Mechanism Mediated by S-nitrosylation-Dependent Modulation of Ryanodine Receptor (2012)
  • 著者名/発表者名: Kakizawa S, Takeshima H, Iino M
  • 雑誌名: Messenger 巻: 1 ページ: 133-140
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nitric oxide-induced calcium release via ryanodine receptors regulates neuronal function (2012)
  • 著者名/発表者名: Kakizawa S, Yamazawa T, Chen Y, Ito A, Murayama T, Oyamada H, Kurebayashi N, Sato O, Watanabe M, Mori N, Oguchi K, Sakurai T, Takeshima H, Saito N, Iino M
  • 雑誌名: EMBO J 巻: 31 ページ: 417-428
  • 査読あり
• [雑誌論文] Protein oxidation inhibits NO-mediated signaling pathway for synaptic plasticity (2012)
  • 著者名/発表者名: Kakizawa S, Shibazaki M, Mori N
  • 雑誌名: Neurobiology of Aging 巻: 33 号: 3 ページ: 535-545
  • DOI: 10.1016/j.neurobiolaging.2010.04.016
  • NAID: 120006984470
  • 査読あり
• [雑誌論文] TRIM50 regulates vesicular trafficking for acid secretion in gastric parietal cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Nishi M, Aoyama F, Kisa F, Zhu H, Sun M, Lin P, Ohta H, Van B, Yamamoto S, Kakizawa S, Sakai H, Ma J, Sawaguchi A, Takeshima H
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 287 ページ: 33523-33532
  • 査読あり
• [学会発表] １型リアノジン受容体のS-ニトロシル化を介した神経細胞死の誘導 (2014)
  • 著者名/発表者名: 三上 義礼、金丸 和典、小田 康弘、伊藤 明博、柿澤 昌、山澤 徳志子、斉藤 延人、飯野 正光
  • 学会等名: 第87回日本薬理学会年会
  • 発表場所: 仙台国際センター（宮城県）
• [学会発表] 新規カルシウム放出機構一酸化窒素依存的カルシウム放出は小脳運動学習の消去過程に必要である (2014)
  • 著者名/発表者名: 柿澤 昌、岸本 泰司、宮崎 太輔、田中 碧、村山 尚、渡辺 雅彦、飯野 正光、竹島 浩
  • 学会等名: 第87回日本薬理学会年会
  • 発表場所: 仙台国際センター（宮城県）
• [学会発表] 新規カルシウム放出機構「一酸化窒素依存的カルシウム放出」の加齢に伴う低下と酸化シグナルの関与 (2014)
  • 著者名/発表者名: 柿澤 昌、山本 伸一郎、大神 和子、森 望、竹島 浩
  • 学会等名: 第37回日本基礎老化学会大会
  • 発表場所: あいち健康プラザ（愛知県）
• [学会発表] ホスホチロシンアダプターShcBによるプルキンエ細胞カルシウムストアの機能維持 (2013)
  • 著者名/発表者名: 柿澤 昌、岸本 泰司、山本 伸一郎、大神 和子、安田 邦彦、堺 隆一、竹島 浩、森 望
  • 学会等名: Neuro2013 (第36回日本神経科学会大会)
  • 発表場所: 国立京都国際会館(京都府)
  • 年月日: 2013-06-20
• [学会発表] ホスホチロシンアダプターShcB欠損マウスにおける小脳機能とプルキンエ細胞内カルシウムシグナル系の阻害 (2013)
  • 著者名/発表者名: 柿澤 昌、岸本 泰司、山本 伸一郎、大神 和子、安田 邦彦、堺 隆一、竹島 浩、森 望
  • 学会等名: 第36回日本基礎老化学会大会
  • 発表場所: 大阪大学中之島センター(大阪府)
  • 年月日: 2013-06-05
• [学会発表] ホスホチロシンアダプターShcB欠損マウスにおける小脳機能とプルキンエ細胞内カルシウムシグナル系の阻害 (2013)
  • 著者名/発表者名: 柿澤昌、岸本泰司、山本伸一郎、大神和子、安田邦彦、堺隆一、竹島浩、森望
  • 学会等名: 第36回日本基礎老化学会大会
  • 発表場所: 大阪大学中之島センター（大阪府）
• [学会発表] ホスホチロシンアダプターShcBによるプルキンエ細胞カルシウムストアの機能維持 (2013)
  • 著者名/発表者名: 柿澤昌、岸本泰司、山本伸一郎、大神和子、安田邦彦、堺隆一、竹島浩、森望
  • 学会等名: Neuro2013（第36回日本神経科学会大会）
  • 発表場所: 国立京都国際会館（京都府）
• [学会発表] 内因性チャネルを用いた脳内レドックス環境イメージングと老化・病態脳研究への応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 柿澤昌
  • 学会等名: 平成25年度「脳内環境」夏の領域班会議シンポジウム
  • 発表場所: 京都大学紫蘭会館（京都府）
  • 招待講演
• [学会発表] ホスホチロシンアダプターShcBによる小脳プルキンエ細胞カルシウムストアの機能維持 (2013)
  • 著者名/発表者名: 柿澤 昌、岸本 泰司、山本 伸一郎、大神 和子、安田 邦彦、堺 隆一、竹島 浩、森 望
  • 学会等名: 第86回日本薬理学会年会
  • 発表場所: 福岡国際会議場(福岡県)
• [学会発表] ホスホチロシンアダプターShcB欠損マウスにおける小脳機能とプルキンエ細胞内カルシウムシグナル系の阻害 (2013)
  • 著者名/発表者名: 柿澤 昌
  • 学会等名: 日本行動神経内分泌研究会第３回関西支部会
  • 発表場所: 岡山大学理学部附属牛窓臨海実験所(岡山県)
• [学会発表] 一酸化窒素及びカルシウムイメージングにより明らかにされた新規シナプス可塑性とカルシウム動因機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 柿澤 昌
  • 学会等名: 日本動物学会第83回大会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス(大阪府)
  • 招待講演
• [図書] ブレインサイエンスレビュー2014 (2014)
  • 著者名/発表者名: 柿澤昌
  • 総ページ数: 21
  • 出版者: クバプロ
• [図書] 遺伝子医学MOOK26号 脳内環境－恒常性維持機構の破綻と病気 (2014)
  • 著者名/発表者名: 柿澤昌
  • 出版者: メディカルドゥ
• [備考] 京都大学大学院薬学研究科生体分子認識学分野
  • URL: http://www.pharm.kyoto-u.ac.jp/biochem/lecture.htm
• [備考] 京都大学大学院薬学研究科生体分子認識学分野ホームページ2012年発表論文リスト
  • URL: http://www.pharm.kyoto-u.ac.jp//biochem/presentation.htm