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2017 年度 実績報告書

シナプスの可塑的形態変化におけるRhoA/Cdc42活性化の時空間制御機構

研究課題

研究課題/領域番号 15J08240
研究機関生理学研究所

研究代表者

柴田 明裕  生理学研究所, 脳機能計測・支援センター, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2018-03-31
キーワードシナプス可塑性 / 蛍光寿命イメージング
研究実績の概要

本研究の目的は、シナプス可塑性の分子メカニズムの一端を明らかにすることである。シナプス可塑性の中でも特に、シナプスの可塑的形態変化は、アクチン骨格依存的である。そのため、アクチン骨格を制御しているRhoGTPaseのCdc42と、その活性化/不活性化因子に着目し、これらの分子動態を蛍光寿命イメージング法によって調べた。

初年度はCdc42の活性化を高感度に捉えるための新規無蛍光蛍光タンパク質の開発に成功し、Cdc42のFRETセンサーや他の既存のFRETプローブにも適用できることを示した。次に2年度目は、50種類以上存在する不活化因子の中から、シナプスに局在する不活化因子の同定を行い、TCGAPの同定に成功した。そして、3年度目に、TCGAPの動態とCdc42の活性化を同時に観察することに成功した。具体的には、シナプスの可塑的形態変化を誘起するために、ケージドグルタミン酸を用いて単一シナプスを刺激した。その結果、Cdc42が活性化する直前にTCGAPが一時的に減少し、その後Cdc42が活性化するという非常に興味深い現象を捉えることに成功した。これらの結果から、作業仮説である『シナプス内の不活化因子(TCGAP)の離散により、Cdc42が活性化する』というCdc42の新しい活性化モデルを強く示唆する形となった。

このように、発光しない蛍光タンパク質を開発することで、シナプス内の分子活性とシナプスの形態変化を同時に可視化することが可能な新たな実験方法を確立することに成功した。これは、今までの神経科学における観察手法の壁の一つを壊すものであるため、この手法をほかの分子にも用いることで、記憶や学習に深く関わるシナプス可塑性の解明に繋がると大いに期待できる。

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

    (5件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (2件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Dynamic Meso-Scale Anchorage of GPI-Anchored Receptors in the Plasma Membrane: Prion Protein vs. Thy12017

    • 著者名/発表者名
      Yuri L. Nemoto, Roger J. Morris, Hiroko Hijikata, Taka A. Tsunoyama, Akihiro C. E. Shibata, Rinshi S. Kasai, Akihiro Kusumi and Takahiro K. Fujiwara
    • 雑誌名

      Cell biochemistry and biophysics.

      巻: 75 (3) ページ: 399-412

    • DOI

      10.1007/s12013-017-0808-3

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ShadowY: a dark yellow fluorescent protein for FLIM-based FRET measurement2017

    • 著者名/発表者名
      Hideji Murakoshi and Akihiro C.E. Shibata
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 ページ: 6791-6800

    • DOI

      10.1038/s41598-017-07002-4

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cortical actin nodes: Their dynamics and recruitment of podosomal proteins as revealed by super-resolution and single-molecule microscopy.2017

    • 著者名/発表者名
      Yuki M. Shirai, Taka A. Tsunoyama, Nao Hiramoto-Yamaki, Koichiro M. Hirosawa, Akihiro C. E. Shibata, Kenichi Kondo, Atsushi Tsurumune, Fumiyoshi Ishidate, Akihiro Kusumi, and Takahiro K. Fujiwara
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 12 (11) ページ: 1-35

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0188778

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Imaging and optogenetic manipulation of the activity of signaling molecules in neuron2018

    • 著者名/発表者名
      柴田明裕
    • 学会等名
      Mini international workshop "Interhierarchical understanding of materials and life through molecular observation
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of a genetically encoded photo-activatable CaMKII2017

    • 著者名/発表者名
      柴田明裕
    • 学会等名
      第40回日本分子生物学会
    • 招待講演

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公開日: 2018-12-17  

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