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2016 年度 実施状況報告書

シナプス機能および記憶学習を制御する細胞接着型GPCRの新しい活動機構

研究課題

研究課題/領域番号 16K15183
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

掛川 渉  慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 准教授 (70383718)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
キーワード細胞接着 / Gタンパク質共役型受容体 / シナプス / 記憶・学習
研究実績の概要

近年、記憶・学習を担う「シナプス」を制御する分子として、細胞接着型Gタンパク共役受容体 (Adhesion-GPCR, ADGR) が注目されている。ADGRは種々の機能ドメインを有する細胞外領域と、GPCRに共通な7回膜貫通部位およびGタンパクと結合する細胞内領域からなるユニークな分子であるが、シナプスでどのように働いているかは不明な点が多い。私たちは最近、ADGRファミリーに属する脳特異的血管新生抑制因子3 (BAI3) が、運動記憶を担う小脳のプルキンエ細胞に発現し、延髄下オリーブ核登上線維 (CF) 間で形成されるCFシナプスの形態・機能に重要であることを明らかにした (Kakegawa et al., Neuron, '15)。そこで本研究では、ADGRによる普遍的かつ新しいシナプス形成・機能制御機構の理解をめざし、CFシナプスおよび運動記憶を制御するBAI3の活動様式を追究する。
本年度は、成熟期小脳において完成されたCFシナプスでのBAI3の役割について解析を行った。具体的には、プルキンエ細胞選択的にBAI3発現を欠くコンディショナルKO (BAI3-cKO) マウスを用い、成熟期でのCFシナプス様式を観察すると、CF上に形成されるシナプスの数が野生型マウスに比べて激減し、それに伴って、CFの支配領域が顕著に退縮していることが分かった。次に、成熟した野生型マウスのプルキンエ細胞に発現するBA3をRNA干渉法により急性除去すると、BAI3-cKOマウスで観察された異常表現型が認められた。さらに、成熟BAI3-cKOマウスのプルキンエ細胞に外来的にBAI3遺伝子を導入すると、cKOマウスに見られた異常表現型が劇的に改善された。以上の所見は、成熟期において完成されたCFシナプスの維持および改変過程にBAI3が深く関与していることを示唆している。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

昨年度は、完成された小脳シナプス回路においてBAI3がどのように関与しているかを解析し、新たな所見を得ることができた。この事象は、他のADGRファミリーにおいても同様に観察される可能性が高く、本成果がADGRファミリーの普遍的動作原理を理解するための手掛かりになりうるものと考えている。そのため、本研究課題は、現時点で「おおむね順調に進展している」と言える。

今後の研究の推進方策

今後は、シナプス形態や機能を制御する新規BAI3シグナリングの詳細について明らかにしていきたい。

次年度使用額が生じた理由

本年度は、当該研究課題に加え、基盤Bからの予算を頂きつつ、研究を進めてきた。両課題ともに研究内容は大きく異なるが、いくつかの実験手法は共通している。そのため、本年度で終了する基盤Bからの予算を優先的に使用させて頂いた。

次年度使用額の使用計画

本年度の残額については、次年度に計画している実験のための費用(おもに消耗品)に充てる予定でいる。それによって、より効率的かつ生産的に実験を進められるものと期待している。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (1件) (うち招待講演 1件) 図書 (2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] University of Oxford/University of Cambridge(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      University of Oxford/University of Cambridge
  • [国際共同研究] Vanderbilt University(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Vanderbilt University
  • [雑誌論文] Chemical labelling for visualizing native AMPA receptors in live neurons.2017

    • 著者名/発表者名
      Wakayama, S., Kiyonaka, S., Arai, I., Kakegawa, W., Matsuda, S., Ibata, K., Nemoto, Y.L., Kusumi, A., Yuzaki, M., Hamachi, I.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 8 ページ: 14850

    • DOI

      10.1038/ncomms14850

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Structural basis for integration of GluD receptors within synaptic organizer complexes.2016

    • 著者名/発表者名
      Elegheert, J., Kakegawa, W., Clay, E. J., Shanks, N., Behiels, E., Matsuda, K., Kohda, K., Miura, E., Rossmann, M., Mitakidis, N., Motohashi, J., Chang, T. V., Siebold, C., Greger, H. I., Nakagawa, T., K., Yuzaki, M., Aricescu, R.A.
    • 雑誌名

      Science

      巻: 353 ページ: 295-299

    • DOI

      10.1126/science.aae0104

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Current Topics:シナプスに架かる記憶への架け橋:Neurexin-Cbln1-GluD2三者複合体構造.2016

    • 著者名/発表者名
      掛川 渉, 柚﨑通介
    • 雑誌名

      実験医学 (羊土社)

      巻: 34 ページ: 3181-3184

  • [雑誌論文] Trans-synaptic modulation of kainate receptor functions by C1q-like proteins.2016

    • 著者名/発表者名
      Matsuda, K., Budisantoso, T., Mitakidis, N., Sugaya, Y., Miura, E., Kakegawa, W., Yamasaki, M., Konno, K., Uchigashima, M., Abe, M., Watanabe, I., Kano, M., Watanabe, M., Sakimura, K., Aricescu, R.A., Yuzaki, M.
    • 雑誌名

      Neuron

      巻: 90 ページ: 752-767

    • DOI

      10.1016/j.neuron.2016.04.001

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 「補体ファミリー分子」とシナプス形成・維持.2016

    • 著者名/発表者名
      掛川 渉, 松田恵子, 柚﨑通介
    • 雑誌名

      Annual Review神経2016 (中外医学社)

      巻: - ページ: 35-43

  • [学会発表] シナプス分子群がもたらす運動記憶ダイナミズムの解明2016

    • 著者名/発表者名
      掛川 渉
    • 学会等名
      次世代脳プロジェクト・若手シンポジウム
    • 発表場所
      一橋講堂 (東京都千代田区)
    • 年月日
      2016-12-21 – 2016-12-21
    • 招待講演
  • [図書] D-Amino Acids: Physiology, Metabolism, and Application2016

    • 著者名/発表者名
      Kakegawa, W., Yuzaki, M.
    • 総ページ数
      16
    • 出版者
      Springer Books
  • [図書] Essentials of cerebellum and cerebellar disorders2016

    • 著者名/発表者名
      Kohda, K., Kakegawa, W., Yuzaki, M.
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      Springer Books
  • [備考] 慶應義塾大学医学部生理学教室 (柚﨑通介研究室)

    • URL

      http://www.yuzaki-lab.org/

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公開日: 2018-01-16   更新日: 2022-02-21  

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