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二光子顕微鏡による光刺激と二重FRET観察技術の開発とシナプス構造可塑性の解析

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 25113726
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
研究機関独立行政法人理化学研究所

研究代表者

実吉 岳郎  独立行政法人理化学研究所, 脳科学総合研究センター, 研究員 (00556201)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
10,530千円 (直接経費: 8,100千円、間接経費: 2,430千円)
2014年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2013年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
キーワードシナプス / スパイン / アクチン / シナプス可塑性
研究実績の概要

本研究計画は、シナプス構造可塑性におけるアクチン細胞骨格制御の分子機構解明のため、2光子顕微鏡を用いた光による分子機能操作と分子活性測定を同時に行う方法論の確立を目指した。CaMKII-TIAM1相互作用とCaMKII酵素活性の同時可視化を試みた。分割GFPの再構成は、再構成されたGFPが不可逆的であるため、融合タンパク質側の結合の履歴は示せるものの、観察時点での結合を意味しない。また、二量体形成依存的GFPやRFP由来の蛍光は可逆的であったが、どちらもスパインでの二光子イメージングでは暗く検出が難しかった。結果としてTIAM1との結合を担保したCaMKII活性の検出は結果として成功しなかった。一方、TIAM1-CaMKII相互作用の詳細を明らかした。CaMKIIはTIAM1とアミノ酸1543-1557で相互作用し、その結合様式はグルタミン酸受容体NR2Bサブユニットと同様なT-site結合であった。つまり、CaMKIIはTIAM1との結合によりCaMKIIの構造を活性化型に固定されるため、TIAM1結合CaMKIIがカルシウム・カルモデュリンに依存しない酵素活性を示すことがわかった。また、単一スパインでのRac活性の蛍光寿命測定顕微鏡法での可視化、Rac活性化のメカニズムの解析に成功し、Rac活性は、NMDA受容体、CaMKII、TIAM1に依存的であること、刺激後30分以上持続することがわかった。

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] A Naturally Occurring Null Variant of the NMDA Type Glutamate Receptor NR3B Subunit Is a Risk Factor of Schizophrenia2015

    • 著者名/発表者名
      Matsuno H, Ohi K, Hashimoto R, Yamamori H, Yasuda Y, Fujimoto M, Yano-Umeda S, Saneyoshi T, Takeda M, Hayashi Y
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 10(3) 号: 3 ページ: e0116319-e0116319

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0116319

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Structural and molecular remodeling of dendritic spine substructures during long-term potentiation.2014

    • 著者名/発表者名
      Bosch M, Castro J, Saneyoshi T, Matsuno H, Sur M, Hayashi Y.
    • 雑誌名

      Neuron

      巻: 82(2) 号: 2 ページ: 444-59

    • DOI

      10.1016/j.neuron.2014.03.021

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2013 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Synapse reorganization-a new partnership revealed.2014

    • 著者名/発表者名
      Saneyoshi T, Hayashi Y.
    • 雑誌名

      EMBO J.

      巻: 33(12) ページ: 1292-4

    • DOI

      10.1002/embj.201488619

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Synapse reorganization--a new partnership revealed.2014

    • 著者名/発表者名
      Saneyoshi T, Hayashi Y.
    • 雑誌名

      EMBO Journal

      巻: In press

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Conversion of a transient Ca2+ signaling into a persistent structural modification of dendritic spines by CaMKII/TIAM complex formation during synaptic plasticity.2015

    • 著者名/発表者名
      Takeo Saneyoshi
    • 学会等名
      MDFLI 2015
    • 発表場所
      京都 国立京都国際会館
    • 年月日
      2015-01-26 – 2015-01-28
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Conversion of a transient Ca2+ signaling into a persistent structural modification of dendritic spines by CaMKII/TIAM complex formation during synaptic plasticity.2014

    • 著者名/発表者名
      Takeo Saneyoshi, Hitomi Matsuno, Nathan Hedrick, Hideji Murakoshi, Ryohei Yasuda, and Yasunori Hayashi
    • 学会等名
      SfN 2014
    • 発表場所
      米国 ワシントンDC
    • 年月日
      2014-11-15 – 2014-11-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Persistent Interaction Between CaMKII and TIAM1 during structural plasticity of single dendritic spines.2014

    • 著者名/発表者名
      Takeo Saneyoshi
    • 学会等名
      FENS 2014
    • 発表場所
      イタリア ミラノ市
    • 年月日
      2014-07-05 – 2014-07-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Regulation of synapse structural plasticity using photoactivatable signaling proteins2013

    • 著者名/発表者名
      Saneyoshi T., Hayashi Y.
    • 学会等名
      Neuro2013
    • 発表場所
      京都
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Persistent Interaction between CaMKII and TIAM1 during long-term potentiation2013

    • 著者名/発表者名
      Saneyoshi T., Hayashi Y.
    • 学会等名
      US-Japan Symposium on Neuronal plasticity
    • 発表場所
      Seattle, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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