競合的シナプス回路成熟の構造基盤と分子基盤

2006 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17023001
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 渡辺 雅彦 北海道大学, 大学院医学研究科, 教授 (70210945)
• キーワード: 小脳 / シナプス / グルタミン酸 / 発達 / 遺伝子改変動物

研究概要

本研究では、活動依存的な競合を基盤とするシナプス回路の強化と除去を決定する分子機構を解明することを目的とする。これにより、異種入力間(小脳)と同種入力間(大脳)の競合によるシナプス回路発達の共通原理の解明を目指す。
平成18年度において、シナプス活動依存的な基盤となる情報伝達分子であるホスフォリパーゼCβ(PLCβ)、AMPA型グルタミン酸受容体の調節分子であるTARP-g8、小脳シナプス形成制御分子であるCbln1を含む分子ファミリーなどの遺伝子発現と分子局在等を明らかにした。その結果、PLCβ3はPLCβ4の発現が弱い小脳後葉のプルキンエ細胞に選択的に発現し、樹状突起や棘突起に加え軸索にも発現分布していた。この事実は、この2つのPLCサブタイプが小脳情報伝達に関与する効果器酵素であることを示した。TARP-g8は大脳皮質や海馬などの終脳に強く発現し、シナプス膜および非シナプス膜の両方に発現していることを明らかにした。さらに、その遺伝子欠損により海馬のAMPA受容体の発現とシナプス応答が著明に減少した。したがって、この分子が海馬の興奮性シナプス伝達を担う制御分子であることが明らかになった。Cbln1と3は小脳に豊富であるが、Cbln1,2,4は小脳以外にも発現しそれぞれ異なる脳内発現をしていることが明らかとなった。従って、小脳以外のシナプス形成にもCblnファミリーが関与している可能性が示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Tonic enhancement of endocannabinoid-mediated retrograde suppression of inhibition by cholinergic interneuron activity in the striatum. (2007)
  • 著者名/発表者名: Narushima M, Uchigashima M, Matsui M, Manabe T, Watanabe M, Kano M
  • 雑誌名: J. Neurosci. 27 ページ: 496-506
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of a novel low-molecular-mass dual specificity phosphatase-4 (LDP-4) expressed in brain. (2007)
  • 著者名/発表者名: Takagaki K, Shima H, Tanuma N, Nomura M, Satoh T, Watanabe M, Kikuchi K
  • 雑誌名: Mol. Cell. Biochem. 296 ページ: 177-184
• [雑誌論文] Number and density of AMPA receptors in individual synapses in the cerebellum as revealed by SDS-digested freeze-fracture replica labeling. (2007)
  • 著者名/発表者名: Masugi-Tokita M, Tarusawa E, Watanabe M, Molnar E, Fujimoto K, Shigemoto R
  • 雑誌名: J. Neurosci. 27 ページ: 2135-2144
• [雑誌論文] Phospholipase Cβ3 is distributed in both somatodendritic and axonal compartments and localized around perisynapse and smooth endoplasmic reticulum in mouse Purkinje cell subsets. (2007)
  • 著者名/発表者名: Nomura S, Fukaya M, Tsujioka T, Wu D, Watanabe M
  • 雑誌名: Eur. J. Neurosci. 25 ページ: 659-672
• [雑誌論文] Diminished climbing fiber innervation of Purkinje cells in the cerebellum of myosin Va mutant mice and rats. (2007)
  • 著者名/発表者名: Takagishi Y, Hashimoto H, Kayahara T, Watanabe M, Otsuka H, Mizoguchi A, Kano M, Murata Y
  • 雑誌名: J. Neurobiol. (in press)
• [雑誌論文] Characterization of a transneuronal cytokine family Cbln. regulation of secretion by heteromeric assembly. (2007)
  • 著者名/発表者名: Iijima T, Miura E, Matsuda K, Kondo T, Kamekawa Y, Watanabe M, Yuzaki M
  • 雑誌名: Eur. J. Neurosci. (in press)
• [雑誌論文] Ca^<2+> permeability of the channel pore is not essential for the δ2 glutamate receptor to regulate synaptic plasticity and motor coordination. (2007)
  • 著者名/発表者名: Kakegawa W, Miyazaki T., Hirai H, Motohashi J, Mishina M, Watanabe M, Yuzaki M
  • 雑誌名: J. Physiol. (in press)
• [雑誌論文] Segmental and complementary expression of L-serine biosynthetic enzyme 3-phosphoglycerate dehydrogenase and neutral amino acid transporter ASCT1 in the mouse kidney. (2007)
  • 著者名/発表者名: Takasaki C, Miura E, Watanabe M
  • 雑誌名: Biomed Res (in press)
• [雑誌論文] Indispensability of glutamate transporter GLAST and GLT1 to brain development. (2006)
  • 著者名/発表者名: Matsugami TR, Tanemura K, Mieda M, Nakatomi R, Yamada K, Kondo K, Ogawa M, Obata K, Watanabe M, Hashikawa T, Tanaka K
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 103 ページ: 12161-12166
  • 査読あり
• [雑誌論文] NR2B tyrosine phosphorylation modulates fear learning as well as amygdaloid synaptic plasticity. (2006)
  • 著者名/発表者名: Nakazawa T, Komai S, Watabe AM, Kiyama Y, Fukaya M, Arima-Yoshida F, Horai R, Sudo K, Ebine K, Delawary M, Goto J, Umemori H, Tezuka T, Iwakura Y, Watanabe M, Yamamoto T, Manabe T
  • 雑誌名: EMBO J. 25 ページ: 2867-2877
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impaired cerebellar functions in mutant mice lacking DNER. (2006)
  • 著者名/発表者名: Tohgo A, Eiraku M, Miyazaki T, Miura E, Ono K, Kawaguchi S, Nishi M, Watanabe M, Hirano T, Kengaku M, Takeshima H
  • 雑誌名: Mol. Cell. Neurosci. 31 ページ: 326-333
  • 査読あり
• [雑誌論文] Complementary stripes of phospholipase Cβ3 and Cβ4 expression by Purkinje cell subsets in the mouse cerebellum. (2006)
  • 著者名/発表者名: Sarna JT, Marzban H, Watanabe M, Hawkes R
  • 雑誌名: J. Comp. Neurol. 496 ページ: 303-313
• [雑誌論文] Improved methods for ultracryotomy of CNS tissue for ultrastructural and immunogold analyses. (2006)
  • 著者名/発表者名: Akagi T, Ishida K, Hanasaka T, Hayashi S, Watanabe M, Hashikawa T, Tohoyama K
  • 雑誌名: J Neurosci. Methods 153 ページ: 276-282
• [雑誌論文] The CB1 cannabinoid receptor is the major cannabinoid receptor at excitatory presynaptic site in the hippocampus and cerebellum. (2006)
  • 著者名/発表者名: Kawamura Y, Fukaya M, Maejima T, Yoshida T, Miura E, Watanabe M, Ohno-Shosaku T, Kano M
  • 雑誌名: J. Neurosci. 26 ページ: 2291-3001
• [雑誌論文] Expression and distribution of JNK/SAPK-associated scaffold protein JSAP1 in developing and adult mouse brain. (2006)
  • 著者名/発表者名: Miura E, Fukaya M, Sato T, Sugihara K, Asano M, Yoshioka K, Watanabe M (Corresponding author)
  • 雑誌名: J. Neurochem. 97 ページ: 1431-1446
• [雑誌論文] Diacylglycerol kinase ζ is involved in the process of cerebral infarction. (2006)
  • 著者名/発表者名: Nakano T, Hozumi Y, Ali H, Saino-Saito S, Kamii H, Sato S, Kayama T, Watanabe M, Kondo H, Goto K
  • 雑誌名: Eur. J. Neurosci. 23 ページ: 1427-1435
• [雑誌論文] Localization of diacylglycerol lipase-α around postsynaptic spine suggests close proximity between production site of an endocannabinoid, 2-arachidonoyl-glycerol, and presynaptic cannabinoid CB1 receptor. (2006)
  • 著者名/発表者名: Yoshida T, Fukaya M, Uchigashima M, Kamiya H, Kano M, Watanabe M (Corresponding author)
  • 雑誌名: J. Neurosci. 26 ページ: 4740-4751
• [雑誌論文] Phenotyping of sensory and sympathetic ganglion neurons of a galanin-overexpressing mouse-Possible implications for pain processing. (2006)
  • 著者名/発表者名: Brumovsky PR, Hygge-Brakeman K, Villar MJ, Watanabe M, Wiesenfeld-Hallin Z, Hokfelt T
  • 雑誌名: J. Chem. Neuroanat. 31 ページ: 243-262
• [雑誌論文] Effects of RNA interference of Atg4B on the limited proteolysis of LC3 in PC12 cells an expression of Atg4B in various rat tissues. (2006)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura K, Shibata M, Koike M, Gotoh K, Fukaya M, Watanabe M, Uchiyama Y
  • 雑誌名: Autophagy 2 ページ: 200-208
• [雑誌論文] Gene expression and localization of diacylglycerol kinase isozymes in the rat spinal cord and dorsal root ganglia. (2006)
  • 著者名/発表者名: Sasaki H, Hozumi Y, Hasegawa H, Ito T, Takagi M, Ogino T, Watanabe M, Goto K
  • 雑誌名: Cell Tissue Res. 326 ページ: 35-42
• [雑誌論文] Distinct expression of Cbln family mRNAs in developing and adult mouse brains. (2006)
  • 著者名/発表者名: Miura E, Iijima T, Yuzaki M, Watanabe M(Corresponding author)
  • 雑誌名: Eur. J. Neurosci. 24 ページ: 750-760
• [雑誌論文] Functional uncoupling between Ca^<2+> release and afterhyperpolarization in mutant hippocampal neurons lacking junctophilins. (2006)
  • 著者名/発表者名: Moriguchi S, Nishi M, Komazaki S, Sakagami H, Miyazaki T, Masumiya H, Saito S, Watanabe M, Kondo H, Yawo H, Fukunaga K, Takeshima H
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 103 ページ: 10811-10816
• [雑誌論文] Disturbance of cerebellar synaptic maturation in mutant mice lacking BSRPs, a novel brain-specific receptor-like protein family. (2006)
  • 著者名/発表者名: Kume H, Tohgo A, Kaneko I, Kondo H, Fukunaga K, Kano M, Watanabe M, Takeshima H
  • 雑誌名: FEBS Lett. 580 ページ: 4057-4064
• [雑誌論文] Abundant distribution of TARP γ-8 in synaptic and extrasynaptic surface of hippocampal neurons and its major role in AMPA receptor expression on spines and dendrites. (2006)
  • 著者名/発表者名: Fukaya M, Tsujita M, Yamazaki M, Kushiya E, Abe M, Akashi K, Natsume R, Kano M, Kamiya H, Watanabe M, Sakimura K(Corresponding author)
  • 雑誌名: Eur. J. Neurosci. 24 ページ: 2177-2190
• [雑誌論文] Depolarization-induced suppression of inhibition mediated by endocannabinoid at synapses from fast-spiking interneurons to medium spiny neurons in the striatum. (2006)
  • 著者名/発表者名: Narushima M, Uchigashima M, Hashimoto K, Watanabe M, Kano M
  • 雑誌名: Eur. J. Neurosci. 24 ページ: 2246-2252
• [雑誌論文] ATP-binding cassette transporter G2 mediates the efflux of phototoxins on the luminal membrane of retinal capillary endothelial cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Asashima T, Hori S, Ohtsuki S, Tachikawa M, Watanabe M, Mukai C, Kitagaki S, Miyakoshi N, Terasaki T
  • 雑誌名: Pharmacol. Res. 23 ページ: 1235-1242