活動依存的カルシウム流入による競合的シナプス回路発達の共通原理の解明

2008 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19100005
• 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)
• 研究分担者: 崎村 建司 新潟大学, 脳研究所, 教授 (40162325)
• キーワード: シナプス / 脳 / 発達 / バレル / 大脳皮質 / カルシニューリン / 臨界期可塑性 / CaMキナーゼ

研究概要

カルシニューリンはカルシウム依存性の脱リン酸化酵素で、触媒サブユニットCNAと制御サブユニットCNBからなるヘテロダイマーとして機能する。脳ではCNAα, CNAβ, CNB1のみが発現しているため、CNB1の遺伝子欠失により脳におけるカルシニューリン活性をほぼ完全に消失させることができるが、そのnull型欠損CNB1マウスは致死的である。本年度は、大脳皮質特異的Creマウスとの交配により、終脳選択的CNB1ノックアウトマウスを作成した。現在、その解析を行っており、バレル形成・発達において形状やサイズが異なる表現型を見いだした段階である。来年度において、この表現型が一体どのようなシナプス回路の発達異常によるものかの確定を行う予定である。
昨年度、CaMKIIα, CaMKIIβ, CNB1に対するポリクローナル抗体作成に着手し、後二者に対する特異抗体の作成に成功した。これらの抗体を用いて、小脳と大脳における分子局在を共焦点レーザー顕微鏡による多重染色と包埋前/包埋後免疫電顕法を解析した。その結果、これらのカルシウム依存性リン酸化酵素および脱リン酸化酵素はニューロンやシナプスの各部に広く分布し、特にシナプス可塑性が起こりやすい大脳錐体細胞の興奮性シナプスや、小脳の平行線維・プルキンエ細胞シナプスに豊富である事が判明した。さらに、CNB1の免疫反応が特異的であることは、上記終脳選択的CNB1ノックアウトマウスを用いる事で証明できた。今後、これらの分子の小脳シナプス回路形成発達における機能的役割を、遺伝子欠損マウスを用いて解析を行う予定である。

研究成果

• [雑誌論文] The postsynaptic density protein, IQ-ArfGEF / BRAG1, can interact with iRSp53 through its proline-rich sequence (2009)
  • 著者名/発表者名: Sanda M, Kamata A, Katsumata O, Fukunaqa K, Watanabe M, Kondo K, Sakagami H
  • 雑誌名: Brain Res (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impaired neurogenesis in embryonic spinal cord of Phgdh knockout mice, aserine deficiency disorder model (2009)
  • 著者名/発表者名: Kawakami Y, Yoshida K, Hoon Yang J, Azuma N, Tanaka H, Sakai K, Hashikawa T, Watanabe M, Kuhara S, Hirabayashi Y, Furuya S
  • 雑誌名: Neurosci. Res (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cbln1 accumulates and colocalizes with Cbln3 and GluRδ2 at paraller fiber Purkinje cell synapses in the mouse cerebellum (2009)
  • 著者名/発表者名: Miura E, Matsuda K, Morgan Jl, Yuzaki M, Watanabe M (corresponding athor)
  • 雑誌名: Eur J Neurosci 29 ページ: 693-706
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neurokinin 1 receptor-expressing prolection neurons in laminae III and IV of the rat spinal cord have synaptic AMPA receptors that contain GluR2, GiuR3 and GluR4 subunits (2009)
  • 著者名/発表者名: Tbdd AJ, Polgar E, Yasaka T, Bailey MES, Watt C, Watanabe M
  • 雑誌名: Neurokinin 1 receptor-expressing prolection neurons in laminae III and IV of the rat spinal cord have synaptic AMPA receptors that contain GluR2, GiuR3 and GluR4 subunits (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] PSD-95 uncouples dopamine-glutamate interaction in the D1 / PSD-95 / NMDA receptor complex (2009)
  • 著者名/発表者名: Zhanq J, Xu T, Hallett PJ, Watanabe M, Grant SGN, isacson O, Yao W-D
  • 雑誌名: J. Neurosci (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cbln1 binds to specific postsynaptic sites at parallel fiber-Purkinje cell synapses in the cerebellum (2009)
  • 著者名/発表者名: Matsuda K, Kondo T, Iijima T, Matsuda S, Watanabe M, Yuzaki M.
  • 雑誌名: Eur J Neurosci (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Abiation of NMDA receptors enhances the excitability of hippocampal CA3 neurons (2009)
  • 著者名/発表者名: Fukushima, F., Nakao, K., Shinoe, T., Fukaya, M., Muramatsu S, Sakimura, K., Kataoka, H,, Mori, H., Watanabe, M., Manabe, T., Mishina, M.
  • 雑誌名: ProS ONE 4 ページ: e3993
  • 査読あり
• [雑誌論文] The N-terminal domain of GluRδ2 recruits presynaptic terminals and regulates synaptogenesis in the cerebellum in vivo (2009)
  • 著者名/発表者名: Kakegawa W, Miyazaki T, Kohda K, Matsuda K, Emi K, Motohashi J, Watanabe M Yuzaki M
  • 雑誌名: J. Neurosci (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multiple substrates for synaptic cannabinoid signaling in dopaminergic and non-dopaminergic neurons of the ventral tegmental area (2008)
  • 著者名/発表者名: Matyas F, Urban GM, Watanabe M, Mackie K, Aimmer A, Freund TF, Katonal
  • 雑誌名: Neurophamacology 54 ページ: 95-107
  • 査読あり
• [雑誌論文] Diflerential regulation of synaptic plasticity and cerebellar motor Iearning by the C-terminal PDZ-binding motif of GluRδ2 (2008)
  • 著者名/発表者名: Kakegawa W, Myazaki T, Emi K, Matsuda K, Kohda K, Motohashi J, Mishina M, Kawahara S, Watanabe M, Yuzaki M.
  • 雑誌名: J Neurosci 28 ページ: 1460-1468
  • 査読あり
• [雑誌論文] IQ-ArfGEF / BRAG1 is aguanine nucleotide exchange factor for Arf6 that inte racts and localizes with PSD-95 at excitatory synapses (2008)
  • 著者名/発表者名: Sakagami H, Sanda M, Fukaya M, Myazaki T, Sukegawa J, Yanagisawa T, Suzuki T, Fukunaqa K, Watanabe M, Kondo K
  • 雑誌名: Neurosci Res 60 ページ: 199-212
  • 査読あり
• [雑誌論文] Downregulation of the CB1 cannabinoid receptor and related mobcular elements of the endocannabinoid system in epileptic human hippocampus (2008)
  • 著者名/発表者名: Ludanyi A, Erass L, Czirjak S, Vajda J, Halasz P, Watanabe M, Palkovits M, Magloczky Z, Freund TF, Katonal
  • 雑誌名: J Neurosci 28 ページ: 2976-2990
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enzymatic machinery for endocannabinoid biosynthesis associated with calcium Stores in glutamatergic axon terminals (2008)
  • 著者名/発表者名: Nyilas R, Dudok B, Urban GM, Mackie K, Watanabe M, Cravatt BF, Freund TF, Katonal
  • 雑誌名: J Neurosci 28 ページ: 1058-1063
  • 査読あり
• [雑誌論文] SK2 channel plasticity contributes to LTP at Shaffer collateral-CA1 synapses (2008)
  • 著者名/発表者名: Lin MT, Luian R, Watanabe M, Adelman JP, Maylie J
  • 雑誌名: Nature Neurosci 11 ページ: 170-177
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of FAK ablation on cerebellar foliation, Bergmann glia and climbing fiber territory on Purkinje cells (2008)
  • 著者名/発表者名: Watanabe F, Miyazaki T, Takeuchi T, Fukaya M, Nomura T, Noguchi S, Mori H, Sakimura K, Watanabe M, Mishina M (Corresponding author)
  • 雑誌名: Eur. J. Neurosci 27 ページ: 836-854
  • 査読あり
• [雑誌論文] Expression of AMPA receptor subunits at synapses in laminae I-III of the rodent spinal dorsal horn (2008)
  • 著者名/発表者名: Polgar E, Watanabe M, Hartmann B, Grant SGN, Todd TA
  • 雑誌名: Mol Pain (on-line journal) 4 ページ: 5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cerebellar pathology in transgenic mice expressing the pseudorabies virus immediate-early protein IE180 (2008)
  • 著者名/発表者名: Tomioka Y, Miyazaki M, Taharaguchi S, Yoshino S, Morimatsu M, Uede T, Ono E, Watanabe M (Corresponding author)
  • 雑誌名: Eur. J. Neurosci 27 ページ: 2115-2132
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of the internal Shank-binding segment of glutamate receptor δ2 in synaptic localization and cerebellar functions (2008)
  • 著者名/発表者名: Yasumura M, Uemura T, Yamasaki M, Sakimura K, Watanabe M, Mishina M
  • 雑誌名: Neurosci Lett 433 ページ: 146-151
  • 査読あり
• [雑誌論文] Accumulation of AMPA receptors in autophagosomes in neuronal axons lacking adaptor protein AP4 (2008)
  • 著者名/発表者名: Matsuda S, Miura E, Matsuda K, Kakeqawa W, Kohda K, Watanabe M, Yuzaki M
  • 雑誌名: Neuron 57 ページ: 730-745
  • 査読あり
• [雑誌論文] Functional contributions of synaptically localized NR2B subunits of the NMD A receptor to synaptic transmission and long-term potentiation in the adultmouse CNS (2008)
  • 著者名/発表者名: Mwa H, Fukaya M, Watabe AM, Watanabe M, Manabe T
  • 雑誌名: J. Physiol 586(10) ページ: 2539-2550
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cell type-specific subunit composition of G-protein-gated potassium channeisin the cerebellum (2008)
  • 著者名/発表者名: Aguado C, Colon J, Ciruela F, Schlaudraff F, Cabafiere MJ, Perry C, Watanabe M, Liss B, Wickman K, Lujan R
  • 雑誌名: J Neurochem 105 ページ: 497-511
  • 査読あり
• [雑誌論文] Glutamate transporters regulate lesion-induced period plasticity in the developing somatosensory cortex (2008)
  • 著者名/発表者名: Takasaki C, Okada R, Mtani A, Fukaya, M., Yamasaki M, Fujihara Y, ShirakawaT, Tanaka K, Watanabe M- (Corresponding author)
  • 雑誌名: J. Neurosci 28 ページ: 4995-5006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dual coupling of T-type Ca2+ channels shapes sleep-related oscillations in thalamic dendrites (2008)
  • 著者名/発表者名: Cueni L, Canepari M, Lujan R, Watanabe M, Bond CT, Adelman JP, Luthi A
  • 雑誌名: Nature Neurosci 11 ページ: 683-692
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synapse formation and clustering of neuroligin-2 in the absence of GABAA receptors (2008)
  • 著者名/発表者名: Patrizi A, Scelfo B, Viltono L, Briatore F, Fukaya M, Watanabe M, Strata P, Varoqueaux F, Brose N, Fritschy JM, Sassoe-Pognetto M
  • 雑誌名: Proc. Nati. Acad. Sci. USA 105(35) ページ: 13151-13156
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cloning and characterization of E-dlg, a novel splice variant of mouse homologue of the Drosophila discs large tumor suppressor binds preferentially to SAP 102 (2008)
  • 著者名/発表者名: Mao P, Tao Y-X, Fukaya M, Li D, Tao T. Watanabe M. Johns RA
  • 雑誌名: IUBMB (International Union of Biochemistry and Molecular Biology) Life 60 ページ: 684-692
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cbln1 Regulates Rapid Formation and Maintenance of Excitatory Synapses in Mature Cerebellar Purkinje Cells in vitro and in vivo (2008)
  • 著者名/発表者名: lto-lshida A, Miura E, Emi K, Matsuda K, lijima K, Narumi S, Kondo T, Kohda K, Watanabe M, Yuzaki M
  • 雑誌名: J. Neurosci 28 ページ: 5920-5930
  • 査読あり
• [雑誌論文] N-Ethylmaleimide-sensitive fusion protein (NSF) is involved in central sensitization in the spinal cord through GluR2 subunit composition switch after inflammation (2008)
  • 著者名/発表者名: Katano T, Furue H, Okuda-AshitakaE, Taqava M, Watanabe M, Yoshimura M, ito S
  • 雑誌名: Eur. J. Neurosci 27 ページ: 3161-3170
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhanced cerebellar LTD induction and OKR adaptation in mice lacking del philin (2008)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi, T., Ohtsuki, G., Yoshida, T., Fukaya, M., Wainai, T., Yamashita M, Yamazaki Y, Mori, M., Sakimura, K.,Kawamoto, S., Watanabe, M., Hirano, T., Mishina, M.
  • 雑誌名: PLoS One (on-line journal) 3(5) ページ: e2297
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spinocerebellar ataxia type 6 knock-in mice develop a progressive neuronaldysfunction with age-dependent accumulation of mutant Cav2.1 channels (2008)
  • 著者名/発表者名: Watase K, Barrett CF, Miyazaki T, Ishiguro T, Ishikawa K, Hu Y, Unno T, Sun Y, Kasai S, Watanabe M, Gomez CM, Mizusawa H, Tsien RW, Zoghbi HY
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105 ページ: 11987-11992
  • 査読あり
• [雑誌論文] Use-dependent amplification of presynaptic Ca^<2+> signaling by axonal ryanodine receptors at the hippocampal mossy fiber synapse (2008)
  • 著者名/発表者名: Shimizu H, Fukaya M, Yamasaki M, Watanabe M, Manabe T, Kamiva H
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105 ページ: 11998-12003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Type 1 cannabinoid receptor (CB1)-containing axons innervate the hypophysi otropic thyrotropin-releasing hormone-synthesizing neurons (2008)
  • 著者名/発表者名: Deli L Wittmann G, Kallo l, Lechan RM, Watanabe M, Liposits Z, Fekete C
  • 雑誌名: Endocrinology (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Peripheral, but not central, CB1 antagonism provides food intake-independent metabolic benefits in diet-induced obese rats (2008)
  • 著者名/発表者名: Nogueiras R, Veyrat-Durebex C, Suchanek PM, Klein M, Tschop J, Caldwell C, Woods SC, Wittmann G, Watanabe M, Liposits Z, Fekete C, Reizes O, Rohner-Jeanrenaud F, Tschop MH
  • 雑誌名: Diabetes 57 ページ: 2977-2991
  • 査読あり
• [雑誌論文] Expression and possible role of creatine transporter in the brain and at the blood-cerebrospinal fluid barrier as a transporting Protein of guanidinoacetate, an endogenous convulsant (2008)
  • 著者名/発表者名: Tachikawa M, Fujinawa J, Takahashi M, Kasai Y, Fukaya M, Sakai K, Yamazaki M, Tomi M, Watanabe M, Sakimura K, Terasaki T, Hosoya K
  • 雑誌名: J. Neurochem 107 ページ: 768-778
  • 査読あり
• [雑誌論文] Loss of Hrs in the central nervous system causes accumulation of ubiquitinated proteins and neurodegeneration (2008)
  • 著者名/発表者名: Tamai K, Tanaka N, Toyoshlma M, Yamamoto N, Owada Y Kiyonari H, Ueno Y, Ono M, Shimosegawa T, Watanabe M, Sugamura K
  • 雑誌名: Am. J. Pathol 173 ページ: 1806-1817
  • 査読あり
• [雑誌論文] The endocannabinoid system is modulated in response to spinal cord injury in rats (2008)
  • 著者名/発表者名: Garcia-Ovejero D, Arevalo-Martin A, Petrosino S, Docagne F, Hagen C, Bisogno T, Watanabe M, Guaza C, DiMarzo M, Molina-Holgado E
  • 雑誌名: Neurobiol. Disease (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Predominant expression of phospholipase Cβ1 in telencephalic principal neur ons and cerebellar interneurons, and its close allocation with related signaling molecules in somatodendritic neuronal elements (2008)
  • 著者名/発表者名: Fukaya M, Uchigashima M, Nomura S, Haseqawa Y, Kikuchi H, Watanabe M (Correspondinq author)
  • 雑誌名: Eur J Neurosci 28 ページ: 1744-1759
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phospholipase Cβ3 in mouse and human dorsal root ganglia and spinal cord is a possible target for treatment of neuropathic pain (2008)
  • 著者名/発表者名: Shi TJ, Liu SX, Hammarberg H, Watanabe M, Xu ZQ, Hokfelt T
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105 ページ: 20004-20008
  • 査読あり
• [雑誌論文] CB1 cannabinoid receptor-dependent and-independent inhibition of depolarization-induced calcium influx in oligodendrocytes (2008)
  • 著者名/発表者名: Mato S, Alberdi E, Ledent C, Watanabe M, Matute C
  • 雑誌名: Glia (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Left-right asymmetry of the hippocampal synapses with different subunit allocation of qlutamate receptors (2008)
  • 著者名/発表者名: Shinohara Y, Hirase H, Watanabe M, Itakura M, Takahashi M, Shigemoto R
  • 雑誌名: Proc. Nati. Acad. Sci. USA 105 ページ: 19498-19503
  • 査読あり
• [雑誌論文] Large projection neurons in laminal of the rat spinal cord that lack the neurokinin 1 receptor are densely innervated by VGLUT2-containing axons and possess GluR4-containing AMPA receptors (2008)
  • 著者名/発表者名: Polgar E, Al-Khater K, Shehab S, Watanabe M, Todd AJ
  • 雑誌名: J. Neurosci 28 ページ: 13450-13160
  • 査読あり
• [雑誌論文] Diacylglycerol kinase β accumulates on the perisynaptic site of medium spiny neurons in the Striatum (2008)
  • 著者名/発表者名: Hozumi Y, Fukaya M, Adachi N, SaitoN, Otani K, Kondo H. Watanabe M. Goto K
  • 雑誌名: Eur J Neurosci 28 ページ: 2409-2422
  • 査読あり
• [学会発表] マウス小脳および海馬におけるセクレトグラニンII(SgII)の局在様式 (2009)
  • 著者名/発表者名: 宮崎太輔・渡辺雅彦
  • 学会等名: 第114回解剖学会総会・全国学術集会
  • 発表場所: 岡山理科大学
  • 年月日: 20090328-30
• [学会発表] M1受容体を介するコリン作動性神経の伝達様式とシナプス伝達調節機構 (2009)
  • 著者名/発表者名: 山崎美和子, 渡辺雅彦
  • 学会等名: 第114回解剖学会総会・全国学術集会
  • 発表場所: 岡山理科大学
  • 年月日: 20090328-30
• [学会発表] マウス歯状回における2-アラキドノイルグリセロールを介した逆行性伝達抑制機構に関与する分子の免疫組織化学的分布 (2009)
  • 著者名/発表者名: 内ヶ島基政・渡辺雅彦
  • 学会等名: 第114回解剖学会総会・全国学術集会
  • 発表場所: 岡山理科大学
  • 年月日: 20090328-30
• [学会発表] マウス小脳ピンスーにおける化学的シナプス伝達機構の検討 (2009)
  • 著者名/発表者名: 岩倉淳, 渡辺雅彦
  • 学会等名: 第114回解剖学会総会・全国学術集会
  • 発表場所: 岡山理科大学
  • 年月日: 20090328-30
• [学会発表] GLASTはバーグマングリアの形態分化および登上線維単一支配の維持に必要である (2008)
  • 著者名/発表者名: 宮崎太輔, 渡辺雅彦
  • 学会等名: 日本解剖学会第54回東北・北海道連合支部学術集会
  • 発表場所: 市民プラザ・ビッグアイ(郡山市)
  • 年月日: 20080906-07
• [学会発表] M1アセチルコリン受容体はマウスの大脳皮質・海馬の投射ニューロンに豊富に発現している (2008)
  • 著者名/発表者名: 山崎美和子, 渡辺雅彦
  • 学会等名: 日本解剖学会第54回東北・北海道連合支部学術集会
  • 発表場所: 市民プラザ・ビッグアイ(郡山市)
  • 年月日: 20080906-07
• [学会発表] GLAST is essential for the maintenance of climbing fiber monoinnervation through preventing iocal ectopic innervations to neighbouring and remote Purkinje cells and promoting cytological differentiation of Bergmann glia (2008)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki T, Yamasaki M, Kouichi Tanaka K, Watanabe M.
  • 学会等名: 6^<th> FENS Forum of Europian Neuroscience
  • 発表場所: The Ceneva Palexpo Conference Center, Geneva. Switzerland
  • 年月日: 20080712-16
• [学会発表] Preferential localization of muscarinic M1 receptor in spines and thin dendrites of cortical principal neurons and its anatomical evidence for volume transmission (2008)
  • 著者名/発表者名: Yamasaki M, Watanabe M.
  • 学会等名: 6^<th> FENS Forum of Europian Neuroscience
  • 発表場所: The Ceneva Palexpo Conference Center, Geneva, Switzerland
  • 年月日: 20080712-16
• [学会発表] Distinct cellular and subcellular expression of calcineurins in the mouse cere bellum (2008)
  • 著者名/発表者名: Miura E, Watanabe M.
  • 学会等名: 6^<th> FENS Forum of Europian Neuroscience
  • 発表場所: The Ceneva Palexpo Conference Center, Geneva, Switzerland
  • 年月日: 20080712-16
• [学会発表] Monoacylglycerol lipase is expressed not only in presynaptic terminals, but also in astrocvtes in the mouse forebrain (2008)
  • 著者名/発表者名: Uchigashima M, Watanabe M.
  • 学会等名: 6^<th> FENS Forum of Europian Neuroscience
  • 発表場所: The Ceneva Palexpo Conference Cente, Geneva, Switzerland
  • 年月日: 20080712-16
• [学会発表] Glutamate transporters magnify critical period plasticity in developing somatosensory cortex (2008)
  • 著者名/発表者名: Takasaki C, Okada R, Mitani A, Fukaya M, Hujihara Y, Shirakawa T, Kouichi Tanaka K, Watanabe M.
  • 学会等名: 6^<th> FENS Forum of Europian Neuroscience
  • 発表場所: The Ceneva Palexpo Conference Center, Geneva, Switzerland
  • 年月日: 20080712-16
• [学会発表] マウス小脳におけるプルキンエ細胞のPKCγバンド状発現 (2008)
  • 著者名/発表者名: 江本美穂, 渡辺雅彦
  • 学会等名: Neuro 2008 第31回日本神経科学大会
  • 発表場所: 東京国際フォーラム
  • 年月日: 20080709-11
• [学会発表] 成体マウス大脳皮質におけるニューロン周囲オリゴデンドロサイトの化学的特性の検討 (2008)
  • 著者名/発表者名: 高崎千尋・内ヶ島基政・渡辺雅彦
  • 学会等名: 第114回解剖学会総会・全国学術集会
  • 発表場所: 岡山理科大学
  • 年月日: 20080328-30
• [学会発表] マウス小脳ピンスーにおける化学的シナプス伝達機構の形態学的検討 (2008)
  • 著者名/発表者名: 岩倉淳, 渡辺雅彦
  • 学会等名: 2008年日本顕微鏡学会北海道支部会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2008-12-01