学習記憶とその障害の遺伝子経路解明と動態解析

2012 年度 研究成果報告書

• 研究領域: 神経系の動作原理を明らかにするためのシステム分子行動学
• 研究課題/領域番号: 20115006
• 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: 公益財団法人東京都医学総合研究所
• 研究代表者: 齊藤 実 公益財団法人東京都医学総合研究所, 運動・感覚システム研究分野, 参事研究員 (50261839)
• 研究分担者: 宮下 知之 公益財団法人東京都医学総合研究所, 運動・感覚システム研究分野, 主任研究員 (70270668)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2012
• キーワード: ショウジョウバエ / 学習記憶 / 遺伝子 / イメージング

研究概要

ショウジョウバエは行動遺伝学的解析により、学習記憶関連遺伝子の分子生理学的機能を解明するに適したモデル動物である。本研究において我々は以下のことを明らかにした。1)NMDA受容体のMg2+ブロックは長期記憶形成に特異的に必要であり、定常状態での抑制型CREBの発現を抑える。2)細胞接着因子Klingon (Klg)の発現が長期記憶学習によりNotch依存性に増加することが長期記憶形成に必須である。3)PKAには記憶形成だけで無く、記憶統合を抑制する機能も持っている。4)長期記憶形成は空腹によりCRTC依存性に亢進する。また学習記憶障害に関連して以下の結果を得た。5)PKA活性を急性に阻害することで加齢性記憶障害が改善する。6)ショウジョウバエでは酸化ストレス非依存性に加齢性記憶障害が起こる。7)発育不全を起こすインスリンシグナル変異により学習障害が起こる。7)単離培養脳のキノコ体で起こる長期シナプス伝達亢進は連合記憶の細胞モデルとなる。

研究成果

• [雑誌論文] 記憶改善に向けた新たな進展:軽度の空腹状態は長期記憶形成を促進する (2013)
  • 著者名/発表者名: 平野恭敬、齊藤 実
  • 雑誌名: 細胞工学 巻: 32 ページ: 452-453
• [雑誌論文] Fasting Launches CRTC to Facilitate Long-term Memory Formation in Drosophila. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hirano, Y., Masuda, T., Naganos, S., Matsuno, M., Ueno, K., Miyashita, T., Horiuchi, J., and Saitoe M.
  • 雑誌名: Science 巻: 339 ページ: 443-446
  • 査読あり
• [雑誌論文] Long-term enhancement of synaptic transmission between antennal lobe and mushroom body in cultured Drosophila brain. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ueno, K, Naganos, S., Hirano, Y., Horiuchi, J., and Saitoe M.
  • 雑誌名: J. Physiol. 巻: 591 ページ: 287-302
  • 査読あり
• [雑誌論文] Perlecan regulates bidirectional Wnt signaling at the Drosophila neuromuscular junction. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kamimura K, Ueno K, Nakagawa J, Hamada R, Saitoe M, Maeda N
  • 雑誌名: J Cell Biol. 巻: 200 ページ: 219-233
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mg^<2+> block of Drosophila NMDA receptors is required for long-term memory formation and CREB-dependent gene expression. (2012)
  • 著者名/発表者名: Miyashita, T., Oda, Y., Horiuchi, J., Yin, J.C., Morimoto, T., and Saitoe M.
  • 雑誌名: Neuron 巻: 74 ページ: 887-898
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mutations in the Drosophila insulin receptor substrate, CHICO, impair olfactory associative learning. (2012)
  • 著者名/発表者名: Naganos, S., Horiuchi, J., and Saitoe, M.
  • 雑誌名: Neurosci. Res. 巻: 73 ページ: 49-55
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reactive oxygen species are not involved in the onset of age-related memory impairment in Drosophila. (2012)
  • 著者名/発表者名: Hirano, Y., Kuriyama, Y., Miyashita, T., Horiuchi, J., and Saitoe, M.
  • 雑誌名: Genes, Brain and Behavior 巻: 11 ページ: 79-86
  • 査読あり
• [雑誌論文] 脳の老化:加齢性記憶障害とその分子機構 (2010)
  • 著者名/発表者名: 平野恭敬、齊藤 実
  • 雑誌名: メディカルバイオ 巻: 7 ページ: 24-29
• [雑誌論文] 学習・記憶と分子マーカー (2010)
  • 著者名/発表者名: 松野元美、齊藤 実
  • 雑誌名: 月刊臨床医学 巻: 12 ページ: 1375-1379
• [雑誌論文] 記憶学習の精緻な理解に向けてのモデル動物:ハエ (2010)
  • 著者名/発表者名: 上野耕平、齊藤 実
  • 雑誌名: 生体の科学 巻: 61 ページ: 17-23
• [雑誌論文] Drosophila PQBP1 regulates learning acquisition at projection neurons in aversive olfactory conditioning. (2010)
  • 著者名/発表者名: Tamura T, Horiuchi D, Chen, Y.C, Sone M, Miyashita T, Saitoe M, Yoshimura N, Chiang A.S, Okazawa H.
  • 雑誌名: J Neurosci. 巻: 30 ページ: 14091-14101
  • 査読あり
• [雑誌論文] Acute inhibition of PKA activity at old ages ameliorates age-related memory impairment in Drosophila. (2010)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki, D., Horiuchi, J., Miyashita, T., and Saitoe, M.
  • 雑誌名: J. Neurosci. 巻: 30 ページ: 15573-15577
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genetic dissection of age-related memory impairment in Drosophila. (2010)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki, D., Horiuchi, J., and Saitoe, M.
  • 雑誌名: Hirosaki Med. J. 巻: 61 ページ: S26-S33
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Drosophila CAM Klingon is required for long-term memory formation and is regulated by Notch. (2009)
  • 著者名/発表者名: Matsuno, M., Horiuchi, J., Tully, T., and Saitoe, M.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 巻: 106 ページ: 310-315
  • 査読あり
• [雑誌論文] PKA inhibits a consolidated form of memory in Drosophila. (2008)
  • 著者名/発表者名: Horiuchi, J., Yamazaki, D., Naganos, S., Aigaki, T., and Saitoe, M.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 巻: 105 ページ: 20976-20981
  • 査読あり
• [学会発表] The rest interval dependent MAPK activation forms and sustains c-fos and CREB transcriptional cycling required for long-term memory. (2012)
  • 著者名/発表者名: 宮下知之、齊藤 実
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会ワークショップ「遺伝子発現とタンパク質分解によって産み出される記憶制御のダイナミクス」
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2012-12-11
• [学会発表] Long-term enhancement in the mushroom body in cultured Drosophila brain: Cellular substrate for olfactory learning. (2012)
  • 著者名/発表者名: Ueno K, Saitoe M.
  • 学会等名: International symposium on organization and function of the nervous system
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-11-27
• [学会発表] 長期記憶形成に必要な神経-グリア相互作用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 松野元美、齊藤 実
  • 学会等名: 日本神経科学大会シンポジウム「個々の神経細胞の働きを俯瞰して見る脳機能」
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2012-09-19
• [学会発表] Food deprivation facilitates long-term memory formation through activation of the CREB co-activator, CRTC in Drosophila. (2012)
  • 著者名/発表者名: Hirano Y, Naganos S, Matsuno M, Ueno K, Miyashita T, Horiuchi J, Saitoe M
  • 学会等名: in Neurofly
  • 発表場所: Padua, Italy
  • 年月日: 2012-09-05
• [学会発表] in vivo imaging analysis of neural plasticity in mushroom body neurons. 「Visualization and optic control of neural circuit underlying behavior」 (2011)
  • 著者名/発表者名: 上野耕平、齊藤 実
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会ワークショップ
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-12-13
• [学会発表] Regulation of Drosophila age-related memory impairment by glial cells. (2011)
  • 著者名/発表者名: Saitoe M
  • 学会等名: in Learning and Memory: A Synthesis of Flies and Honeybees Janelia Farm HHMI Conference
  • 発表場所: Janelia Farm Research Campus, VA, USA
  • 年月日: 2011-05-16
• [学会発表] 遺伝子と行動を繋ぐ脳機能の蛍光イメージング解析。「行動は遺伝子でどこまで規定されるか」 (2010)
  • 著者名/発表者名: 上野耕平、齊藤 実
  • 学会等名: 第33回日本分子生物学会年会ワークショップ
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2010-12-08
• [学会発表] Associative neural plasticity in the mushroom body of Drosophila. (2010)
  • 著者名/発表者名: Ueno K, Naganos S, Saitoe M
  • 学会等名: in System molecular ethology and beyond
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-11-10
• [学会発表] 加齢に伴う記憶力低下の分子機序 (2010)
  • 著者名/発表者名: 齊藤 実
  • 学会等名: 年齢軸生体恒常性研究会シンポジウム 年齢・健康・疾患-生命の統合的理解にむけて
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2010-03-05
• [学会発表] The Drosophila CAM Klingon is required for memory consolidation via neuron-glia interaction. (2009)
  • 著者名/発表者名: Matsuno M, Horiuchi J, Tully T, Saitoe M
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会年会シンポジウム「神経回路を基盤とするシステム分子行動学」
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2009-12-09
• [学会発表] cAMP/PKAシグナリングによる脳の老化機構 (2009)
  • 著者名/発表者名: 齊藤 実
  • 学会等名: 第31回日本基礎老化学会シンポジウム「老化に伴う生体ネットワーク変化の解明に向けた新たなトレンド」
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-10-31
• [学会発表] chico, a Drosophila insulin receptor substrate homolog is required for olfactory learning. (2009)
  • 著者名/発表者名: Nagano S, Saitoe M
  • 学会等名: in Neurobiology of Drosophila.
  • 発表場所: Cold Spring Harbor Laboratory, NY, USA
  • 年月日: 2009-10-01
• [学会発表] Pyruvate Carboxylase, a downstream candidate for cAMP/PKA signaling pathway that regulates age-related memory impairment in Drosophila. (2009)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki D, Saitoe M
  • 学会等名: 11th Meeting of Hirosaki International Forum of Medical Science
  • 発表場所: 弘前
  • 年月日: 2009-03-27
• [学会発表] cAMP/PKA signaling pathway that regulates age-related memory impairment in Drosophila. (2008)
  • 著者名/発表者名: 齊藤 実
  • 学会等名: 第31回日本分子生物学会年会、第81回日本生化学会大会合同大会 シンポジウム「老化と代謝」
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2008-12-09
• [学会発表] Functional significance of Mg^<2+> block in associative learning and memory. (2008)
  • 著者名/発表者名: Miyashita T, Horiuchi J, Saitoe M
  • 学会等名: in Learning and Memory: A Synthesis of Flies and Honeybees Janelia Farm HHMI Conference
  • 発表場所: Janelia Farm Research Campus, VA, USA
  • 年月日: 2008-11-12
• [備考]
  • URL: http://www.igakuken.or.jp/memory/
• [備考] マスコミ報道その他 1. Learning and memory: Austerity measures for memory: Research Highlight in Nature Rev Neurosci 14, 159(2013).
• [備考] 2.「空腹時記憶向上」科学新聞(2013. 2. 8)
• [備考] 3.「記憶力は"空腹状態で向上"」NHK おはよう日本(2013. 2.1)
• [備考] 4.「おなかが空くと記憶力アップ 都医学総研、ハエで確認」他。日本経済新聞、時事通信、読売新聞(夕刊)、毎日新聞(2013.1.25)
• [備考] 5. Tabone CJ, Ramaswami M. Neuron 74, 767-769(2012)にて同号に発表した論文の特集を組まれる Is NMDA Receptor-Coincidence Detection Required for Learning and Memory?
• [備考] 6.「マグネシウムにより記憶を調節」東京新聞(2012.6.7)
• [備考] 7.「マグネシウムブロックによる記憶調節」NHKおはよう日本他 研究紹介(2012. 6. 7)
• [備考] 8. 物忘れ仕組み解明期待 読売新聞(多摩版) 2009.2.18