シナプス可塑性関連因子Arcによる認知機能調節機構の解明

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15H04258
• 研究機関: 鹿児島大学
• 研究代表者: 奥野 浩行 鹿児島大学, 医歯学域医学系, 教授 (80272417)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 活動依存的遺伝子発現 / シナプス / 記憶 / 可塑性

研究実績の概要

神経細胞において生理的なシナプス刺激によって誘導される神経特異的前初期遺伝子Arcはシナプス可塑性やシナプス恒常性に直接関わる因子であるが、その作用機構の詳細は不明である。本研究の目的はArcによるシナプス調節機構と大脳認知機能の調節メカニズムを明らかにすることである。平成30年度では、これまでの研究成果をまとめて国際共同研究による学術論文および学会発表として公表した。主な成果としては、大脳におけるArcの経験依存的な発現を同一個体で繰り返し観察する技術を開発し、これを用いてマウス海馬CA1領域におけるArc発現と空間認知の関係を２光子顕微鏡を用いたインビボイメージングにより初めて示した（Attardo et al., 2018）。このとき加齢によるArc発現パターンの変化についても報告した。また、これまで我々が提唱してきた”逆シナプスタグ仮説“を実証するため、マウス視覚野における単一シナプス可塑性とArcタンパク質の挙動やグルタミン酸受容体の表面発現動態との関係を解析したところ、実際にあまり使われないシナプスにおいてArcが働きグルタミン酸受容体の量が少なくなっており、生きたマウス大脳において逆シナプスタグ機構が働いていることが明らかになった（El-Boustani et al., 2018）。以上の結果より、大脳の認知活動に関連したArcの挙動とArcを介した逆シナプスタグ機構によるシナプス調節機構が明らかにされた。

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] Stanford/MIT/Univ. Arizona(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Stanford/MIT/Univ. Arizona
  • 他の機関数: 2
• [国際共同研究] Max Planck Institute of Psychiatry(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: Max Planck Institute of Psychiatry
• [雑誌論文] Involvement of SRF coactivator MKL2 in BDNF-mediated activation of the synaptic activity-responsive element in the Arc gene (2019)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi K, Ihara D, Fukuchi M, Tanabe H, Ishibashi Y, Tsujii J, Tsuda M, Kaneda M, Sakagami H, Okuno H, Bito H, Yamazaki Y, Ishikawa M, Tabuchi A.
  • 雑誌名: J Neurochem 巻: 148 ページ: 204-218
  • DOI: 10.1111/jnc.14596
  • 査読あり
• [雑誌論文] Perturbed expression pattern of the immediate early gene Arc in the dentate gyrus of GluA1 C-terminal palmitoylation-deficient mice (2019)
  • 著者名/発表者名: Itoh M, Okuno H, Yamada D, Yamashita M, Abe M, Natsume R, Kaizuka T, Sakimura K, Hoshino M, Mishina M, Wada K, Sekiguchi M, Hayashi T.
  • 雑誌名: Neuropsychopharmacol Rep 巻: 39 ページ: 61-66
  • DOI: 10.1002/npr2.12044
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Long-term consolidation of ensemble neural plasticity patterns in hippocampal area CA1 (2018)
  • 著者名/発表者名: Attardo A, Lu J. Kawashima T, Okuno H, Fitzgerald JE, Bito H, Schnitzer MJ
  • 雑誌名: Cell Rep 巻: 25 ページ: 640-650
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2018.09.064
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Light control of the Tet-gene expression system in mammalian cells. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamada M, Suzuki Y, Nagasaki S, Okuno H, Imayoshi I
  • 雑誌名: Cell Rep 巻: 25 ページ: 487-500
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2018.09.026
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Locally coordinated synaptic plasticity shapes cell-wide plasticity of visual cortex neurons in vivo (2018)
  • 著者名/発表者名: El-Boustani S, Ip JPK, Breton-Provencher V, Knott GW, Okuno H, Bito H, Sur M.
  • 雑誌名: Science 巻: 360 ページ: 1349-1354
  • DOI: 10.1126/science.aao0862
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Retained plsticity and substantial recovery of rod-mediated visual acuity at the visual cortex in blind adult mice with retinal dystrophy (2018)
  • 著者名/発表者名: Nishiguchi KM, Fujita K, Tokashiki N, Komamura H, Takemoto-Kimura S, Okuno H, Bito H, Nakazawa T.
  • 雑誌名: Mol Ther 巻: 26 ページ: 2397-2406
  • DOI: 10.1016/j.ymthe.2018.07.012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Seizure-induced Arc mRNA expression thresholds in rat hippocampus and perirhinal cortex (2018)
  • 著者名/発表者名: Chawla MK, Gray DT, Nguyen C, Dhaliwal H, Zempare M, Okuno H, Huentelman MJ, Barnes CA.
  • 雑誌名: Front Syst Neurosci 巻: 12 ページ: 53
  • DOI: 0.3389/fnsys.2018.00053
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Deficiency of AMPAR-Palmitoylation Aggravates Seizure Susceptibility (2018)
  • 著者名/発表者名: Itoh M, Yamashita M, Kaneko M, Okuno H, Abe M, Yamazaki M, Natsume R, Yamada D, Kaizuka T, Suwa R, Sakimura K, Sekiguchi M, Wada K, Hoshino M, Mishina M, Hayashi T.
  • 雑誌名: J Neurosci 巻: 38 ページ: 10220-10235
  • DOI: 10.1523/JNEUROSCI.1590-18.2018
  • 査読あり
• [学会発表] Role of Arc for recent and remote memory (2019)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Okuno
  • 学会等名: 2019 WCNP Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Contribution of dentate gyrus granule cells to remote memory retrieval revealed by novel Arc-based labeling methods (2018)
  • 著者名/発表者名: 奥野浩行
  • 学会等名: 第41回日本神経科学大会
  • 招待講演
• [学会発表] Activity-dependent neuronal labeling by Tet-ON expression system under the control of enhanced Arc promoter (2018)
  • 著者名/発表者名: Minatohara K, Onami S, Araki A, Akiyoshi A, Bito H, Okuno H.
  • 学会等名: 第41回日本神経科学大会
• [学会発表] 認知活動により発現誘導される遺伝子の単一細胞レベルでの網羅的解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 奥野浩行
  • 学会等名: 第61回日本神経化学大会
  • 招待講演
• [学会発表] 認知活動により活性化される前初期遺伝子Arc発現海馬神経細胞におけるスパイン形態解析およびトランスクリプトーム解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 湊原 圭一郎, 鈴木 穣, 菅野 純夫, 尾藤 晴彦, 奥野 浩行
  • 学会等名: 第91回日本生化学会大会
• [学会発表] AMPA受容体パルミトイル化サイトの欠損は発作感受性を上昇させる (2018)
  • 著者名/発表者名: 伊藤政之、山下真梨子、金子雅規、奥野浩行、阿部学、山崎真弥、夏目里恵、山田大輔、貝塚利恵、諏訪麗子、崎村建司、関口正幸、和田圭司、星野幹雄、三品昌美、林崇
  • 学会等名: 第41回 日本分子生物学会
• [学会発表] Specification of a remote memory cell ensemble during cortical tagging (2018)
  • 著者名/発表者名: Kim R, Kondo Y, Kawashima T, Inoue M, Ishii Y, Inokuchi K, Sakai K, Nonaka M, Sakamoto H, Okuno H, Bito H.
  • 学会等名: Soc for Neurosci Annual Meeting
  • 国際学会