ドーパミンシグナルによる遺伝子発現と情動記憶の制御機構の解明

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16K18393
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 船橋 靖広 名古屋大学, 医学系研究科, 助教 (00749913)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: リン酸化 / 転写因子 / ドーパミン / 情動 / 学習・記憶 / 遺伝子発現 / 細胞種特異的 / MAPK

研究実績の概要

(1)転写因子のリン酸化の評価とそのリン酸化による遺伝子発現の制御機構の解明：前年度までにMAPKの基質として同定したMKL2についてリン酸化の機能解析を行った。培養線条体神経細胞においてMKL2はcAMP/PKA/MAPK経路の活性化に応答して核移行することを見出した。また、MKL2はMAPKによるリン酸化依存的に転写共役因子CBPと結合し、血清応答因子SRF依存的にNPAS4やc-Fosなどの遺伝子発現を制御することを見出した。
(2)ドーパミンの下流で働く転写因子による情動記憶の制御機構の解明：D1受容体発現中型有棘神経細胞（D1R-MSN）特異的にmVenusを発現するDrd1-mVenus Tgマウス、あるいはD2受容体発現中型有棘神経細胞（D2R-MSN）特異的にmVenusを発現するDrd2-mVenus Tgマウスを用いてNPAS4の発現を免疫組織染色で確認した。その結果、コカインによる場所条件付けの際、主にD1R-MSNにおいてNPAS4の発現が誘導されることを見出した。D1Rプロモータの下流でCreリコンビナーゼを発現するDrd1-Cre Tgマウスの側坐核にアデノ随伴ウイルス(AAV)を用いて、NPAS4のドミナントネガティブ(DN)変異体を発現させ側坐核のD1R-MSNで特異的にNPAS4の機能を抑制したマウスを用い、コカインによる条件付け場所嗜好性試験を行った結果、報酬学習能の低下が認められた。一方、アデノシンA2ARプロモータの下流でCreリコンビナーゼを発現するAdora2a-Cre TgマウスにNPAS4のDN変異体を発現させ側坐核のD2R-MSNで特異的にNPAS4の機能を抑制したマウスにおいては、報酬学習能の低下が認められなかった。したがって、D1R-MSN においてNPAS4が報酬学習・記憶に関与することが示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Balance between dopamine and adenosine signals regulates the PKA/Rap1 pathway in striatal medium spiny neurons (2019)
  • 著者名/発表者名: Zhang Xinjian、Nagai Taku、Ahammad Rijwan Uddin、Kuroda Keisuke、Nakamuta Shinichi、Nakano Takashi、Yukinawa Naoto、Funahashi Yasuhiro、Yamahashi Yukie、Amano Mutsuki、Yoshimoto Junichiro、Yamada Kiyofumi、Kaibuchi Kozo
  • 雑誌名: Neurochemistry International 巻: 122 ページ: 8～18
  • DOI: 10.1016/j.neuint.2018.10.008
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] In Vivo Identification of Protein Kinase Substrates by Kinase-Oriented Substrate Screening (KIOSS) (2019)
  • 著者名/発表者名: Nishioka Tomoki、Amano Mutsuki、Funahashi Yasuhiro、Tsuboi Daisuke、Yamahashi Yukie、Kaibuchi Kozo
  • 雑誌名: Current Protocols in Chemical Biology 巻: 11 ページ: e60～e60
  • DOI: 10.1002/cpch.60
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comprehensive analysis of kinase-oriented phospho-signalling pathways (2018)
  • 著者名/発表者名: Amano Mutsuki、Nishioka Tomoki、Tsuboi Daisuke、Kuroda Keisuke、Funahashi Yasuhiro、Yamahashi Yukie、Kaibuchi Kozo
  • 雑誌名: The Journal of Biochemistry 巻: 165 ページ: 301～307
  • DOI: 10.1093/jb/mvy115
  • 査読あり
• [学会発表] Phosphorylation of Npas4 by MAPK regulates reward-related gene expression and behaviors (2019)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Funahashi, Anthony Ariza, Rhosuke Emi, Shan Wei, Ko Suzuki, Sachi Kozawa, Tetsuya Takano, Yoshimitsu Yura, Keisuke Kuroda, Mutsuki Amano, Taku Nagai, Kiyofumi Yamada, Kozo Kaibuchi
  • 学会等名: 第92回日本薬理学会年会
• [学会発表] The transcription factor Npas4 regulates reward-related learning and memory (2019)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Emi, Yasuhiro Funahashi, Anthony Ariza, Shan Wei, Ko Suzuki, Sachi Kozawa, Keisuke Kuroda, Taku Nagai, Kiyofumi Yamada, Kozo Kaibuchi
  • 学会等名: 第92回日本薬理学会年会
• [学会発表] Dopamine-induced phosphorylation of NPAS4 through MAPK regulates reward-related learning and memory (2018)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Funahashi, Anthony Ariza, Shan Wei, Sachi Kozawa, Ryosuke Emi, Ko Suzuki, Keiichiro Okuda, Keisuke Kuroda, Taku Nagai, Kozo Kaibuchi
  • 学会等名: the 18th World Congress of Basic and Clinical Pharmacology (WCP2018)
  • 国際学会
• [学会発表] MAPK-mediated phosphorylation of MKL2 regulates nuclear localization and transcriptional activity in striatal neurons (2018)
  • 著者名/発表者名: Anthony Ariza, Yasuhiro Funahashi, Keiichiro Okuda, Sachi Kozawa, Kozo Kaibuchi
  • 学会等名: the 18th World Congress of Basic and Clinical Pharmacology (WCP2018)
  • 国際学会
• [学会発表] Phosphorylation of Npas4 by MAPK regulates reward-related gene expression and behaviors (2018)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Funahashi, Rhosuke Emi, Anthony Ariza, Shan Wei, Ko Suzuki, Sachi Kozawa, Tetsuya Takano, Yoshimitsu Yura, Keisuke Kuroda, Taku Nagai, Kiyofumi Yamada, Kozo Kaibuchi
  • 学会等名: 第41回日本神経科学大会
• [備考] 名古屋大学大学院医学系研究科 神経情報薬理学講座HP
  • URL: http://www.med.nagoya-u.ac.jp/Yakuri/index.htm