神経回路再編成の神経活動依存性と関わる分子群の同定

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15H05568
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 上阪 直史 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 助教 (70597624)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: シナプス / 神経活動 / シナプス入力 / バーグマングリア / 小脳 / プルキンエ細胞 / 登上線維

研究実績の概要

生後発達期の神経系において，出生直後にいったん過剰にシナプスが形成された後，環境や経験に依存して必要なシナプスは強められて残り，不要なシナプスは除去されることが知られている．この現象は「シナプス刈り込み」と呼ばれており，機能的でむだの少ない神経回路を作るための基本的過程であると考えられている。本研究は、小脳の登上線維ープルキンエ細胞シナプスの刈り込みを対象に発達期におこるシナプス刈り込みのメカニズム解明を目指した。今年度は以下の研究を推進した。（１）生後すぐのマウスの登上線維に毒素を発現させた時の登上線維のシナプス入力が遮断される時期を電気生理学と免疫組織化学染色により解析した。その結果、毒素を導入後３日目においてシナプス入力に必要なタンパク質が消失していること、少なくとも４日目にはシナプス入力が消失することを見出した。（２）バーグマングリア細胞で発現するGLAST遺伝子をノックダウンした結果、時間経過の遅いシナプス入力が観察され、シナプス刈り込みも異常になる蛍光にあった。この結果はノックアウトマウスの結果と一致しており、本研究で行ったバーグマングリアでの遺伝子ノックダウン法がノックアウトマウスの代替え法になることを示唆している。（３）昨年度までに神経活動に依存して発現が変化し、シナプス刈り込みに関わる遺伝子を２つ同定した。本年度は、これらの遺伝子がシナプス刈り込みの前期過程に関わる可能性を見出した。

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] Retrograde Signaling from Progranulin to Sort1 Counteracts Synapse Elimination in the Developing Cerebellum (2018)
  • 著者名/発表者名: Uesaka N, Abe M, Konno K, Yamazaki M, Sakoori K, Watanabe T, Kao TH, Mikuni T, Watanabe M, Sakimura K and Kano M
  • 雑誌名: Neuron 巻: 94（４） ページ: 796と805
  • DOI: 0.1016/j.neuron.2018.01.018.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Presynaptic Mechanisms Mediating Retrograde Semaphorin Signals for Climbing Fiber Synapse Elimination During Postnatal Cerebellar Development (2017)
  • 著者名/発表者名: Uesaka N and Kano M
  • 雑誌名: The Cerebellum 巻: 17(1) ページ: 17と22
  • DOI: 10.1007/s12311-017-0888-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Retrograde BDNF to TrkB signaling promotes synapse elimination in the developing cerebellum (2017)
  • 著者名/発表者名: Choo M, Miyazaki T, Yamazaki M, Kawamura M, Nakazawa T, Zhang J, Tanimura A, Uesaka N, Watanabe M, Sakimura K, Kano M
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 8(1) ページ: 195
  • DOI: 10.1038/s41467-017-00260-w
  • 査読あり
• [学会発表] Roles of retrograde signaling in climbing fiber to Purkinje cell synapse elimination during postnatal cerebellar development (2017)
  • 著者名/発表者名: Naofumi Uesaka and Masanobu Kano
  • 学会等名: the 8th International Symposium of the Society for Research on the Cerebellum and Ataxia
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Regulation of climbing fiber synapse elimination in the developing cerebellum by retrograde signaling (2017)
  • 著者名/発表者名: Naofumi Uesaka and Masanobu Kano
  • 学会等名: 第４０回日本神経科学学会
  • 招待講演
• [学会発表] BDNF to TrkB signaling promotes climbing fiber synapse elimination in the developing cerebellum (2017)
  • 著者名/発表者名: Myeong Jeong Choo,Taisuke Miyazaki, Maya Yamasaki, Meiko Kawamura, Takanobu Nakazawa, Asami Tanimura, Naofumi Uesaka, Masahiko Watanabe, Kenji Sakimura, Masanobu Kano
  • 学会等名: 第４０回日本神経科学学会
• [学会発表] Involvement of Fndc3b, a fibronectin type III domain-containing protein, in climbing fiber synapse elimination during postnatal cerebellar development (2017)
  • 著者名/発表者名: Celine Mercier, Takaki Watanabe, Taisuke Miyazaki, Masahiko Watanabe, Naofumi Uesaka, Masanobu Kano
  • 学会等名: 第４０回日本神経科学学会
• [学会発表] Calcium channels in cerebellar synapses bind to extracellular ligand and organize presynaptic active zones (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Nishimune,Takafumi Mizushige, Naofumi Uesaka, Tomohiro Numata, Jie Chen, Badawi Yomna, Yomna Badawi, Yasuo Mori, Masanobu Kano
  • 学会等名: 第４０回日本神経科学学会
• [学会発表] Screening of autism spectrum disorder-associated molecules that are involved in climbing fiber-Purkinje cell synapse elimination in the developing mouse cerebellum (2017)
  • 著者名/発表者名: Takaki Watanabe, Shutaro Inoue, Naofumi Uesaka, Masanobu Kano
  • 学会等名: 第４０回日本神経科学学会
• [備考] ホームページ
  • URL: http://plaza.umin.ac.jp/~neurophy/Kano_Lab_j/Top_j.html