意思決定における海馬の行動予想発火の役割

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17K19631
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 林 康紀 京都大学, 医学研究科, 教授 (90466037)
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2019-03-31
• キーワード: 行動予想発火 / 光活性化蛋白質 / LOV2ドメイン / CREB / CaMKIV / シナプス可塑性 / 記憶・学習

研究実績の概要

本研究では、当初の目的として光活性化CREBならびにCaMKIV作成し、それを用い、特定の神経細胞に記憶をエンコードさせることを目的とした。この目的のため、両者が核タンパク質であることを利用し、光活性化核移行シグナル (paNLS)を作成することを試みた。この目的のためには燕麦由来の向光性に関与する蛋白質ドメインである、LOV2ドメインを用いた。LOV2ドメインは光照射により、構造が変化し、他のタンパク質の活性を調節できる。そこで、mCherryと核輸出シグナル-LOV2ドメイン-核移行シグナルとを融合し、細胞に発現し光照射を行った。すると、ある1つの構築で核へ移行することが観察された。このことから、光活性化核移行シグナルの作成に成功したと考えられた。しかしCREBと融合し、CRE下流でluciferase発現させたところ、光照射していない場合も発現が見られ、mCherryのシグナルでは検出されなかったが、その程度の発現でもCREBの活性がleakしていることが疑われた。現在、CaMKIVを同様なアプローチで作成している他、優勢抑制体のCREBならびにCaMKIVを作成し、記憶固定化の実験に利用できないかを試行していく。
一方、行動予想発火によって誘導されるシナプス可塑性を抑制することを検討していく。この目的のため、村越らによって作成されたpaAIPを用い、樹状突起スパインの構造的LTPが抑えられるかを観察したところ、グルタミン酸刺激と同時に光活性化した時のみ、抑制が認められた。今後、脳波を測定しつつ、行動予想発火をsharp-wave rippleとして観察しつつ、paAIP を活性化することで、LTPを阻害したら記憶が阻害されるかを検討していく。

研究成果

• [雑誌論文] Autophosphorylation of F-actin binding domain of CaMKIIβ is required for fear learning (2019)
  • 著者名/発表者名: Kim Karam、Suzuki Akio、Kojima Hiroto、Kawamura Meiko、Miya Ken、Abe Manabu、Yamada Ikuko、Furuse Tamio、Wakana Shigenaru、Sakimura Kenji、Hayashi Yasunori
  • 雑誌名: Neurobiology of Learning and Memory 巻: 157 ページ: 86～95
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.nlm.2018.12.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reciprocal activation within a kinase-effector complex underlying persistence of structural LTP. (2019)
  • 著者名/発表者名: Saneyoshi T, Matsuno H, Suzuki A, Murakoshi H, Hedrick NG, Agnello E, O’Connell R, Stratton MM, Yasuda R, Hayashi Y
  • 雑誌名: Neuron 巻: 102 ページ: in press
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.neuron.2019.04.012
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Structure of monomeric full-length ARC sheds light on molecular flexibility, protein interactions, and functional modalities (2018)
  • 著者名/発表者名: Hallin Erik I.、Eriksen Maria S.、Baryshnikov Sergei、Nikolaienko Oleksii、Gr?dem Sverre、Hosokawa Tomohisa、Hayashi Yasunori、Bramham Clive R.、Kursula Petri
  • 雑誌名: Journal of Neurochemistry 巻: 147 ページ: 323～343
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1111/jnc.14556
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] ERK5 Phosphorylates Kv4.2 and Inhibits Inactivation of the A-Type Current in PC12 Cells (2018)
  • 著者名/発表者名: Kashino Yurina、Obara Yutaro、Okamoto Yosuke、Saneyoshi Takeo、Hayashi Yasunori、Ishii Kuniaki
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 19 ページ: 2008～2008
  • DOI: http://dx.doi.org/10.3390/ijms19072008
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Why is CaMKII so abundant at synapse? (2019)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, Y.
  • 学会等名: OIST Membran Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Reciprocal activation within a kinase-effector complex underlying LTP (2019)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, Y.
  • 学会等名: Niigata University Brain Research Institute Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Reciprocal activation within a kinase-effector complex underlying LTP (2018)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, Y.
  • 学会等名: University of Washington
  • 招待講演
• [学会発表] Reciprocal activation within a kinase-effector complex underlying LTP (2018)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, Y.
  • 学会等名: Asia-Pacific Society for Neurochemistry
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] A positive feedback mechanism supporting persistent signaling during hippocampal LTP (2018)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, Y.
  • 学会等名: Max Planck Institute for Biochemistry
  • 招待講演
• [備考]
  • URL: http://glutamate.med.kyoto-u.ac.jp