Dual FRET技術を用いた長期神経可塑性機構の解読

• 研究領域: 多様性から明らかにする記憶ダイナミズムの共通原理
• 研究課題/領域番号: 26115507
• 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), 教授 (00291964)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円); 2015年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2014年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
• キーワード: 神経科学 / シグナル伝達 / 脳神経

研究実績の概要

シナプスから核へのシグナリングの全貌を明らかにするため、前年度までの本研究では、樹状突起と細胞体の双方におけるカルシウム動態とリン酸化シグナル動態を同時測定する実験の準備を進めてきた。そこで、平成27年度においては、これらの成果をさらに発展させるため、in vivo マウス行動実験系にて確認する一連の実験を試みた。
具体的には、まず昨年度に開発した高速高感度カルシウムインディケーターR-CaMP2を用いた、in vivo 樹状突起イメージングの手法を開発・最適化し、プルキンエ細胞興奮に伴う樹状突起カルシウムシグナルの可視化に成功した（Gaffield et al. J. Neurophys. 2016）。さらに、記憶学習・報酬行動などに関与する投射線維の興奮を、同一投射線維内における多数の入力を細胞種別に記録する技術の開発を行った（Kim et al. Nature Met 2016）。これら技術開発と併行し、CaMKK-CaMKIVシグナルの細胞内局在を操作し、CREBリン酸化に対する影響を初代培養神経細胞系にて解明するとともに、このシグナル経路がin vivo記憶学習系にても、いかなる役割を果たしているのかを確認する実験を予備的に実施し、さらなる条件検討を行った。

現在までの達成度 (段落)

27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

27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] Chronic imaging of Purkinje cell calcium activity in awake behaving mice. (2016)
  • 著者名/発表者名: Gaffield MA, Amat SB, Bito H, Christie JM.
  • 雑誌名: Journal of Neurophysiology 巻: 115 号: 1 ページ: 413-422
  • DOI: 10.1152/jn.00834.2015
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Simultaneous fast measurement of circuit dynamics at multiple sites across the mammalian brain. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kim CK, Yang SJ, Pichamoorthy N, Young NP, Kauvar I, Jennings JH, Lerner TN, Berndt A, Lee SY, Ramakrishnan C, Davidson TJ, Inoue M, Bito H, Deisseroth K.
  • 雑誌名: Nature Methods 巻: 13 号: 4 ページ: 325-328
  • DOI: 10.1038/nmeth.3770
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] シナプスと記憶 ー シナプスと核の間の二方向性シグナリングの意義 (2016)
  • 著者名/発表者名: 酒井一輝、金亮、奥野浩行、尾藤晴彦.
  • 雑誌名: 生体の科学 巻: 67 ページ: 4-8
• [雑誌論文] Rational design of a high-affinity, fast, red calcium indicator R-CaMP2 (2015)
  • 著者名/発表者名: Inoue M, Takeuchi A, Horigane S, Ohkura M, Gengyo-Ando K, Fujii H, Kamijo S, Takemoto-Kimura S, Kano M, Nakai J, Kitamura K, Bito H
  • 雑誌名: Nat Methods 巻: 12 号: 1 ページ: 64
  • DOI: 10.1038/nmeth.3185
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Towards a better understanding of cognitive behaviors regulated by gene expression downstream of activity-dependent transcription factors (2014)
  • 著者名/発表者名: Nonaka M, Kim R, Sharry S, Matsushima A, Takemoto-Kimura S, Bito H
  • 雑誌名: Neurobiology of Learning and Memory 巻: 115 ページ: 21-29
  • DOI: 10.1016/j.nlm.2014.08.010
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Region-specific activation of CRTC1-CREB signaling mediates long-term fear memory (2014)
  • 著者名/発表者名: Nonaka M, Kim R, Fukushima H, Sasaki K, Suzuki K, Okamura M, Ishii Y, Kawashima T, Kamijo S, Takemoto-Kimura S, Okuno H, Kida S, Bito H
  • 雑誌名: Neuron 巻: 84 号: 1 ページ: 92-106
  • DOI: 10.1016/j.neuron.2014.08.049
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] An enduring cell labeling for active cell ensembles within a restricted time window. (2015)
  • 著者名/発表者名: Araki A, Imayoshi I, Minatohara K, Kim R, Kawashima T, Kageyama R, Bito H, Okuno H.
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会・第88回日本生化学会大会合同大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド(神戸市)
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] Rational design of ultrafast, high-affinity red calcium indicator for monitoring neuronal activity. (2015)
  • 著者名/発表者名: Inoue M, Takeuchi A, Horigane S, Fujii H, Kamijo S, Takemoto-Kimura S, Ohkura M, Gengyo-Ando K, Kano M, Nakai J, Kitamura K, Bito H.
  • 学会等名: The 45th Annual Meeting of the Society for Neuroscience
  • 発表場所: Chicago, USA
  • 年月日: 2015-10-17
  • 国際学会
• [学会発表] Arc/Arg3.1 knockout mice exhibit impaired behavioral flexibility in a serial reversal learning task (2015)
  • 著者名/発表者名: Okuno H, Endo T, Kim R, MInatohara K, Araki A, Abe M,Kakeyama M, Sakimura K, Bito H.
  • 学会等名: The 45th Annual Meeting of the Society for Neuroscience
  • 発表場所: Chicago, USA
  • 年月日: 2015-10-17
  • 国際学会
• [学会発表] Synapse-to-Nucleus Signaling and CREB Regulation in Fear Memory. (2015)
  • 著者名/発表者名: Bito H.
  • 学会等名: Gordon Research Conference on Amygdala in Health & Disease.
  • 発表場所: Stonhill College, Easton, Massachussetts, USA.
  • 年月日: 2015-08-02
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 高感度、超高速赤色カルシウムインディケーターの合理的設計による開発. (2015)
  • 著者名/発表者名: 井上昌俊, 竹内敦也, 堀金慎一郎, 大倉正道, 安藤恵子, 藤井哉, 上條諭志, 竹本-木村 さやか, 狩野方伸, 中井淳一, 喜多村和郎, 尾藤晴彦.
  • 学会等名: 第38回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場・神戸国際展示場（神戸）
  • 年月日: 2015-07-28
• [学会発表] Understanding Arc to understand a memory engram. (2015)
  • 著者名/発表者名: Bito H.
  • 学会等名: The 28th Annual Meeting on the Neurobiology of Learning and Memory.
  • 発表場所: University of California at Irvine, Irvine, California, USA.
  • 年月日: 2015-04-23
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Activity-dependent gene expression in health and diseases. (2014)
  • 著者名/発表者名: Bito H
  • 学会等名: 第36回日本生物学的精神医学会 第57回日本神経化学会合同大会
  • 発表場所: 奈良
  • 年月日: 2014-09-28 – 2014-09-30
  • 招待講演
• [学会発表] Activity-dependent Arc expression: mechanism, function and application. (2014)
  • 著者名/発表者名: Bito H
  • 学会等名: 4th Leibniz Institute of Neurobiology Symposium
  • 発表場所: Tnagermuende, Germany
  • 年月日: 2014-08-25 – 2014-08-28
  • 招待講演