樹状突起形態・機能の神経活動依存的制御の分子機構

2011 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20670002
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 尾藤 晴彦 東京大学, 大学院・医学系研究科, 准教授 (00291964)
• キーワード: 脳・神経 / 発生・分化 / 遺伝子 / シグナル伝達 / 生体分子

研究概要

本研究課題では、神経情報を受容するシナプス近傍における樹状突起が、神経情報の統合をいかなるシグナリングのクロストークによって実践しているのか、さらに、そのような「場」を提供する樹状突起の形態が、神経情報によっていかに修飾・維持されているかについて、徹底的に解明していこうとするものである。本年度は、5年計画の4年目で次のような成果を得た。
樹状突起形態制御因子であるCaMKIγのノックアウト動物の解析を本格化し、BDNF刺激の下流での選択的カルシウムシグナルについて新たな知見を得、さらにCaMKIgamma基質の一つを同定している。synapse-to-soma signaling機構の解明については、SARE配列のモジュラー構造に着目し、多彩なシグナル入力の実体を突きとめるとともに、Arcがschema学習における各種脳部位活性化の指標として有効であることを示した。soma-to-synapse signaling機構については、細胞体で翻訳されたArc遺伝子産物がシナプスにターゲットされる過程を可視化することに成功した。またin vivo脳機能修飾法としてAAVウィルス調整法のさらなる改良を実施した。
上記の成果の一部は、Tse et al.としてScience誌に掲載され、またOkuno et al.としてCell誌に掲載確定している。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

Arc遺伝子産物の機能を新たに同定するとともに、BDNF依存的樹状突起形成の分子機構の一端を解明しつつある。

今後の研究の推進方策

最終年度にこれまでの成果を可能な限り多くの論文にまとめる方針である。

研究成果

• [雑誌論文] Plasmodium induced by SU6656, an Src family kinase inhibitor, is accompanied by a contractile ring defect (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshida K, Ono M, Bito H, Mikami T, Sawada H
  • 雑誌名: Cell Biochem.Funct. 巻: (未定)(掲載確定)(印刷中)
  • DOI: 10.1002/cbf.1814
  • 査読あり
• [雑誌論文] Calpain-mediated degradation of myocyte enhancer factor 2D contributes to excitotoxicity by activation of extrasynaptic NMDA receptors (2012)
  • 著者名/発表者名: Wei G, Yin Y, Li W, Bito H, She H, Mao Z
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: (未定)(掲載確定)(印刷中)
  • DOI: 10.1074/jbc.M111.260109
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inverse synaptic tagging of inactive synapses via dynamic interaction of Arc/Arg3.1 with CaMKIIβ (2012)
  • 著者名/発表者名: Okuno H, Akashi K, Ishii Y, Yagishita-Kyo N, Suzuki K, Nonaka M, Kawashima T, Fujii H, Takemoto-Kimura S, Abe M, Natsume R, Chowdhury S, Sakimura K, Worley PF, Bito H
  • 雑誌名: Cell 巻: (未定)(掲載確定)(印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Schema-dependent gene activation and memory encoding in neocortex (2011)
  • 著者名/発表者名: Tse D, Takeuchi T, Kakeyama M, Kajii Y, Okuno H, Tohyama C, Bito H, MorrisRGM
  • 雑誌名: Science 巻: 333 ページ: 891-895
  • 査読あり
• [雑誌論文] Real-time measurements of protein dynamics using fluorescence activation-coupled protein labeling (FAPL) method (2011)
  • 著者名/発表者名: Komatsu T, Johnsson K, Okuno H, Bito H, Inoue T, Nagano T, Urano Y
  • 雑誌名: J.Amer.Chem.Soc. 巻: 133 ページ: 6745-6751
  • DOI: 10.1021/ja200225m
  • 査読あり
• [雑誌論文] Suppression of bone formation by osteoclastic expression of semaphorin 4D (2011)
  • 著者名/発表者名: Negishi-Koga T, Shinohara M, Komatsu N, Bito H, Kodama T, Friedel RH, Takayanagi H
  • 雑誌名: Nature Medicine 巻: 17 ページ: 1473-1480
  • DOI: 10.1038/nm.2489
  • 査読あり
• [学会発表] Novel roles of CaMKK-CaMKI cascades in neuritogenesis and circuit formation (2011)
  • 著者名/発表者名: Takemoto-Kimura S, Horigane S, Adachi-Morishima A, Suzuki K, Kamijo S, Nonaka M, Okuno H, Bito H
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県)(招待講演)
  • 年月日: 2011-12-13
• [学会発表] Real-time imaging of synaptic receptor trafficking using a fluorescence activation-coupled protein labeling (FAPL) method (2011)
  • 著者名/発表者名: 石井雄一郎, 他
  • 学会等名: 第41回北米神経科学学会
  • 発表場所: Walter E.Washington Convention Center(ワシントンDC,USA)
  • 年月日: 2011-11-16
• [学会発表] Increased nuclear shuttling of CRTC1 enhances activity-regulated CREB-dependent gene expression and long-term memory formation (2011)
  • 著者名/発表者名: 野中美応, 他
  • 学会等名: 第41回北米神経科学学会
  • 発表場所: Walter E.Washington Convention Center(ワシントンDC,USA)
  • 年月日: 2011-11-15
• [学会発表] Activity-dependent regulation of dendritogenesis via CLICK-III/CaMKIγ in developing cortical neurons (2011)
  • 著者名/発表者名: 鈴木敢三, 他
  • 学会等名: 第41回北米神経科学学会
  • 発表場所: Walter E.Washington Convention Center(ワシントンDC,USA)
  • 年月日: 2011-11-13
• [学会発表] CaMKK-CaMKIカスケードによる神経細胞形態形成制御と大脳皮質構築 (2011)
  • 著者名/発表者名: 尾藤晴彦、鈴木敢三、上條諭志、堀金慎一郎、安達-森島亜希、竹本-木村さやか
  • 学会等名: 第54回日本神経化学会大会
  • 発表場所: 瑠璃光(石川県加賀市)(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-27
• [学会発表] CREB regulation and long-term memory (2011)
  • 著者名/発表者名: Bito H
  • 学会等名: 韓国脳神経学会年会-アジア分子認知学会合同大会
  • 発表場所: ソウル国立大学会議場(ソウル市、韓国)(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-19
• [学会発表] 蛍光活性化スイッチを利用したタンパク標識(FAPL)法によるシナプス膜受容体動態の定量的イメージング (2011)
  • 著者名/発表者名: 石井雄一郎, 他
  • 学会等名: 第34回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • 年月日: 2011-09-17
• [学会発表] Molecular basis of CLICK-III/CaMKIγ-mediated dendritogenesis in developing cortical neurons (2011)
  • 著者名/発表者名: 鈴木敢三, 他
  • 学会等名: 第34回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] FRETを用いたCaMKKの基質非依存的酵素学的解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 井上昌俊, 他
  • 学会等名: 第34回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] Activity-dependent mechanisms underlying neuronal gene expression and neurite growth (2011)
  • 著者名/発表者名: Bito H
  • 学会等名: 第34回日本神経科学学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県)(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-15
• [学会発表] Deciphering Ca^<2+> signaling during radial migration of immature cortical neurons (2011)
  • 著者名/発表者名: 堀金慎一郎, 他
  • 学会等名: 第34回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • 年月日: 2011-09-15
• [学会発表] シナプスから核へのシグナリングの解読Deciphering the signaling from the synapse to the nucleus (2011)
  • 著者名/発表者名: 尾藤晴彦, 他
  • 学会等名: 第34回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県)(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-15
• [学会発表] Differential usage of the Arc/Arg3.1 gene promoter by the BDNF- and the neuronal activity-induced transcription activation in neurons (2011)
  • 著者名/発表者名: 津田正明, 他
  • 学会等名: 第34回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • 年月日: 2011-09-15
• [学会発表] Ca2+シグナル分子による神経入力パターンの特徴抽出と表現 (2011)
  • 著者名/発表者名: 藤井哉, 他
  • 学会等名: 第34回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • 年月日: 2011-09-15
• [学会発表] A critical role of CaMKK-CaMKI pathway in neuronal circuit formation (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Horigane, K.Suzuki, S.Takemoto-Kimura, H.Bito
  • 学会等名: 6th International Conference on Neurons and Brain Diseases
  • 発表場所: ANA Crowne Plaza Hotel(富山市)(招待講演)
  • 年月日: 2011-08-04
• [学会発表] New roles for CaMK signaling in development and plasticity (2011)
  • 著者名/発表者名: Bito H
  • 学会等名: Gordon Research Conferences "Excitatory Synapses & Brain Function"
  • 発表場所: Stonehill College,(Easton,マサチューセッツ州,USA)(招待講演)
  • 年月日: 2011-06-30
• [学会発表] カルシウム/カルモデュリン依存性蛋白リン酸化酵素Iαとγのサブタイプ特異性と突起伸展制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 鈴木敢三, 他
  • 学会等名: 第26回神経組織の成長・再生・移植研究会学術集会
  • 発表場所: 東京医科大学病院(東京都 新宿区)
  • 年月日: 2011-06-25