CAST/ELKS蛋白質ファミリーによるアクティブゾーン機能制御機構の解明

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15H04272
• 研究機関: 山梨大学
• 研究代表者: 大塚 稔久 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (40401806)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 分子細胞神経科学 / アクティブゾーン

研究実績の概要

本研究では、伝達物質放出の位置とタイミングを決定する構造体：アクティブゾーンに着目した学際的研究を推進し、アクティブゾーン構成分子CASTの生理機能とその機能修飾メカニズムを分子、個体レベルで明らかにすることを目指している。そこで、本年度はこれまでの成果を踏まえ、特にCASTおよびELKSの遺伝子改変マウスを用いて、以下の取り組みを行った。
１,マウス行動解析：自閉症のある家系でELKSがその原因遺伝子であることが示唆されており、ELKS欠損マウスの行動解析の目的で、ELKSの条件付きノックアウトマウスの作成を行った。CaMKII-creマウスとの掛け合わせを行いバッククロスが終了した。共同研究にて、行動実験を進める予定であったが、本マウスの微生物検査で一部陽性が出たため、現在クリーニングを進めている。また、養育行動については、引き続きCAST KOメスマウスの解析を進めており、行動中に活性化する神経細胞を同定するために、in situ hybridizationと養育行動を組み合わせた新しい実験パラダイムを構築中である。
２,小脳シナプスの形態学的解析：引き続きCAST/ELKSダブルノックアウト(dKO)マウスの小脳の電子顕微鏡解析を進めた。コントロールマウスとdKOマウスの小脳・分子層において、収束イオンビーム走査電子顕微鏡(FIB-SEM)を用いた連続断層撮影を行い、Parallel fiber-Purkinje cellシナプスの3次元立体再構築を行った。3次元再構築の結果、dKOマウスでは54％という高確率でmultipleシナプスが形成されているという形態学的変化を見出した。またこの時Post側となるPurkinje cellのspine体積が有意に低下していた。これらの結果については、解剖学会大会にて発表し、論文投稿に向けてデータを取りまとめているところである。

現在までの達成度 (段落)

29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

29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] Mutations in bassoon in individuals with familial and sporadic progressive supranuclear palsy-like syndrome (2018)
  • 著者名/発表者名: Yabe I., Yaguchi H., Kato Y., Miki Y., Takahashi H., Tanikawa S., Shirai S., Takahashi I., Kimura M., Hama Y., Matsushima M., Fujioka S., Kano T., Watanabe M., Nakagawa S., Kunieda Y., Ikeda Y., Hasegawa M., Nishihara H., Ohtsuka T., Tanaka S., Tsuboi Y., Hatakeyama S., Wakabayashi K., Sasaki H.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 ページ: 819
  • DOI: 10.1038/s41598-018-19198-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Synaptic localisation of SRF coactivators, MKL1 and MKL2, and their role in dendritic spine morphology (2018)
  • 著者名/発表者名: Kaneda Marisa、Sakagami Hiroyuki、Hida Yamato、Ohtsuka Toshihisa、Satou Natsumi、Ishibashi Yuta、Fukuchi Mamoru、Krysiak Anna、Ishikawa Mitsuru、Ihara Daisuke、Kalita Katarzyna、Tabuchi Akiko
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 ページ: 727
  • DOI: 10.1038/s41598-017-18905-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] CAST: Its molecular structure and phosphorylation-dependent regulation of presynaptic plasticity (2018)
  • 著者名/発表者名: Hamada Shun、Ohtsuka Toshihisa
  • 雑誌名: Neuroscience Research 巻: 127 ページ: 25～32
  • DOI: 10.1016/j.neures.2017.12.005
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Integral system by the active zone proteins CAST and ELKS to control retinal synaptic transmission and photoreceptor remodeling. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ohtsuka T.
  • 学会等名: 第95回日本生理学会大会
• [学会発表] Molecular Mechanisms of Presynaptic Transmission. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ohtsuka T.
  • 学会等名: The first international symposium for frontend brain science: University of Yamanashi 2018.
  • 国際学会
• [学会発表] Integral system by CAST/ELKS protein family to regulate retinal photoreceptor development and maintenance. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ohtsuka T.
  • 学会等名: BRI International Symposium 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] CAST Phosphorylation in Control of Short-term Plasticity at the presynaptic Active Zones. (2017)
  • 著者名/発表者名: 大塚稔久
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [備考] 山梨大学医学部生化学講座第一教室ホームページ
  • URL: http://www.med.yamanashi.ac.jp/basic/bioche01/