高解像度光学顕微鏡によるシナプス内部構造の検出

2007 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19650084
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 岡部 繁男 東京大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (60204012)
• キーワード: シナプス / 全反射顕微鏡 / 一分子 / 光スイッチ / 足場蛋白質

研究概要

中枢神経シナプスは神経細胞間の情報伝達の場であり、そこに局在する分子の分布を高い解像度で測定する事は、シナプスでの構造と機能の関連を理解する上できわめて重要である。中枢神経系の興奮性シナプスは、そのサイズが数ミクロンと小さいが、STORM顕微鏡を利用して高解像度の分子分布を知ることが出来れば、シナプス内部構造についての理解が格段に進展すると考えられる。この目的の為、本年度は以下の実験を行った。
1.STORM顕微鏡の作成 対物レンズ型の全反射顕微鏡を使用して、一分子蛍光像を取得し、光スイッチとして
DronpaおよびDendra-2を用いてこれらの蛋白質を細胞内に発現した標本を利用した。水銀ランプの紫外光により光スイッチをオンにして、一分子に由来する蛍光像を取得、その重心位置を推定した。全ての蛍光スポットが消退した後、再度紫外光による光スイッチの活性化を行い、このサイクルを反復して繰り返し一分子由来の蛍光像を取得した。現在のセットアップで比較的短時間の光スイッチのオン・オフによる位置の推定は可能であるが、長期間の標本のドリフトなどによるXYおよびZ方向の絶対位置の変化が測定に大きく影響することがわかった。
2.光スイッチとシナプス後肥厚部分子の融合蛋白質の機能評価 光スイッチとして使用予定であるDronpaおよび
Dendra-2についてシナプス後肥厚部分子との融合蛋白質を作成し、神経細胞内での局在を解析した。DronpaについてはPSD-95などのシナプス蛋白質との融合分子は内在性のPSD-95とその分布が良く一致し、局在マーカーとして使用することが可能であると考えられる。Dendra-2については単独の分子としては蛍光強度が強く、利用しやすいが、融合蛋白質として利用可能なものはまだ得られていない。この点については次年度に検討する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Regulation of dendritic spine morphology by an NMDA receptor-associated Rho GTPase-activating protein, p250GAP (2008)
  • 著者名/発表者名: Nakazawa, T., Kuriu, T., Tezuka, T., Umemori, H., Okabe, S., and Yamamoto, T.
  • 雑誌名: Journal of Neurochemistry in press(印刷中)(掲載確定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Co-localization of a novel transcriptional repressor simiRP58 with RP58 (2008)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, A., Hirai, S., Ohtaka-Maruyama, C., Miwa, A., Hata, Y., Okabe, S. and H. Okado
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 368 ページ: 637-642
  • 査読あり
• [雑誌論文] IQ decline and memory impairment in Japanese patients with chronic schizophrenia (2008)
  • 著者名/発表者名: Hori, H., Noguchi H., Hashimoto R., Okabe S., Saitoh O., and H. Kunugi.
  • 雑誌名: Psychiatry Research 158 ページ: 251-255
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular anatomy of the postsynaptic density. (2007)
  • 著者名/発表者名: Okabe, S.
  • 雑誌名: Molecular and Cellular Neuroscience 34 ページ: 503-518
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Secl/Munc18 family protein, VPS-45, is required for RAB-5-dependent endocytic trafficking in C. elegans (2007)
  • 著者名/発表者名: Gengyo-Ando, K., Kuroyanagi, H., Kobayashi, T., Murate, M., Fujimoto, K., Okabe. S. and S. Mitani
  • 雑誌名: EMBO Reports 8 ページ: 152-157
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct astrocytic contacts regulate local maturation of dendritic spines. (2007)
  • 著者名/発表者名: Nishida, H. and S. Okabe
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience 27 ページ: 331-340
  • 査読あり
• [学会発表] 出生後の脳発達においてRcc1の果たす核-細胞質間物質輸送の機能 (2008)
  • 著者名/発表者名: 西井清雅, 西本毅治, 橋爪華奈子, 熊井まどか, 宮野有美, 柴田洋三郎, 岡部繁男
  • 学会等名: 第113回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • 発表場所: 大分県由布市
  • 年月日: 2008-03-27
• [学会発表] 脳の生理機能と病態における神経・グリア相互作用の新しい役割 (2008)
  • 著者名/発表者名: 岡部繁男
  • 学会等名: 第85回日本生理学会大会シンポジウム「グリア細胞を統合した神経機能学の再構築」
  • 発表場所: 東京都新宿区
  • 年月日: 2008-03-25
• [学会発表] Formation of excitatory synapses and astrocytic contacts. (2008)
  • 著者名/発表者名: 岡部繁男
  • 学会等名: USA-Japan Joint Meeting for Glial Research
  • 発表場所: Philadelphia, U.S.A.
  • 年月日: 2008-03-19
• [学会発表] グルタミン酸受容体のシナプスへの出入り:1分子法と多分子法による研究 (2007)
  • 著者名/発表者名: 中田千枝子, 土方博子, 吉田広人, 長谷川理恵, 岡部繁男, 楠見明弘
  • 学会等名: 第45回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 神奈川県横浜市
  • 年月日: 2007-12-23
• [学会発表] 出生後の脳発達においてRcc1の果たす核-細胞質間物質輸送の機能 (2007)
  • 著者名/発表者名: 西井清雅, 西本毅治, 橋爪華奈子, 熊井まどか, 宮野有美, 柴田洋三郎, 岡部繁男
  • 学会等名: 第30回日本分子生物学会年会 第80回日本生化学会大会 合同大会
  • 発表場所: 神奈川県横浜市
  • 年月日: 2007-12-13
• [学会発表] GFPイメージングによる神経機能へのアプローチ (2007)
  • 著者名/発表者名: 岡部 繁男
  • 学会等名: 第48回日本組織細胞化学会 第39回日本臨床分子形態学会 合同学術集会シンポジウム「バイオイメージングで生体機能を観る、測る」
  • 発表場所: 山梨県甲府市
  • 年月日: 2007-09-28
• [学会発表] 微小管結合蛋白doublecortin-like kinase1の神経細胞内動態 (2007)
  • 著者名/発表者名: 申 義庚, 岡部繁男
  • 学会等名: 第30回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神奈川県横浜市
  • 年月日: 2007-09-11
• [学会発表] 主観的ストレスはDEX/CRHテストで測定したコルチゾールやアルギニン・バソプレッシン値と関連する (2007)
  • 著者名/発表者名: 堀 弘明, 岡部繁男, 功刀 浩
  • 学会等名: 第30回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神奈川県横浜市
  • 年月日: 2007-09-11
• [学会発表] 海馬錐体細胞と介在細胞におけるグルタミン酸作動性シナプス後部の分子構築と動態の相違 (2007)
  • 著者名/発表者名: 岡部繁男
  • 学会等名: 第30回日本神経科学大会 シンポジウム「シナプス形成と機能獲得」
  • 発表場所: 神奈川県横浜市
  • 年月日: 2007-09-10
• [学会発表] Assembly and movement of glutamatergic synapses. (2007)
  • 著者名/発表者名: 岡部繁男
  • 学会等名: 2nd Westerburg Symposium on"Molecular Dynamics of Chemical Synapse"
  • 発表場所: Dedeleben, Germany
  • 年月日: 2007-08-20
• [学会発表] GFPの基礎と応用 (2007)
  • 著者名/発表者名: 岡部繁男
  • 学会等名: 第32回組織細胞化学講習会
  • 発表場所: 京都府京都市
  • 年月日: 2007-08-07
• [学会発表] GFP-based imaging of excitatory synapses in the nervous system. (2007)
  • 著者名/発表者名: 岡部繁男
  • 学会等名: EMBO Practical Course, "Imaging in 3-D and the F-technilues: FRET, FCS, FLIM and FRAP."
  • 発表場所: Biopolis, Singapore
  • 年月日: 2007-06-25
• [学会発表] Quantitative time-lapse imaging of glutamatergic synapses in the hippocampus. (2007)
  • 著者名/発表者名: 岡部繁男
  • 学会等名: Gordon Research Conference, "Excitatory Synapses & Brain Function"
  • 発表場所: New London, U.S.A.
  • 年月日: 2007-06-14
• [学会発表] シナプス後部蛋白質のイメージング (2007)
  • 著者名/発表者名: 岡部繁男
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会 第63回学術講演会シンポジウム「神経情報処理過程のイメージング:分子から個体へ」
  • 発表場所: 新潟県新潟市
  • 年月日: 2007-05-21