樹状突起形態・機能の神経活動依存的制御の分子機構

2010 年度 自己評価報告書

• 研究課題/領域番号: 20670002
• 研究種目: 若手研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 神経科学一般
• 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)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2012
• キーワード: カルシウム / リン酸化 / 突起伸展 / シナプスから核へのシグナリング

研究概要

1000億個のニューロンから構成される神経回路網は、普遍的な遺伝子プログラムに基づく設計図に由来する「剛」の性質と、個体毎に内部・外部の環境変化に刻一刻と対応しその経験を情報として回路内に書き込める「柔」の特性を併せ持つ。さらに、脳の活動は、神経回路を構成するニューロン間の情報受け渡しにコードされているが、一つ一つのニューロンの応答性は、細胞内の電気的シグナルと化学的シグナルの複雑な絡み合いから成り立つ。
本研究課題では、神経情報を受容する樹状突起に特に着目する。そして樹状突起における分子シグナリングを、以下の3つの側面から徹底的に解明を試みる:
(1)シグナル統合のコンパートメントとなる樹状突起の形成・成熟の分子機構.
(2)シナプス活動により発生した局所シグナルが神経細胞体まで伝わり、転写・翻訳・細胞骨格動員などの機構の活性化により、細胞全体の応答性が変化する分子機構.
(3)細胞全体の応答性の変化が、最初のシグナルを発生したシナプスの性質を選択的に、かつ長期的に修飾する分子機構.

研究成果

• [雑誌論文] Ca^<2+> signaling coordinates the formation and the morphological maturation of neuronal circuits and synapses : an essential role for excitation-morphogenesis coupling via CaM kinases. (2010)
  • 著者名/発表者名: Takemoto-Kimura S, Suzuki K, Kamijo S, Ageta-Ishihara N, Fujii H, Okuno H, Bito H.
  • 雑誌名: Eur.J.Neurosci. 32 ページ: 224-230
  • 査読あり
• [雑誌論文] The chemical biology of synapses and neuronal circuits. (2010)
  • 著者名/発表者名: Bito H.
  • 雑誌名: Nature Chem.Biol. 6 ページ: 560-563
  • 査読あり
• [雑誌論文] Widespread transcription at neuronal activity-regulated enhancers. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kim TK, Hemberg M, Gray JM, Costa AM, Bear DM, Wu J, Harmin DA, Laptewicz M, Barbara-Haley K, Kuersten S, Markenscoff-Papadimitriou E, Kuhl D, Bito H, Worley PF, Kreiman G, Greenberg ME.
  • 雑誌名: Nature 465 ページ: 182-187
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synaptic tagging and capture : differential role of distinct calcium/calmodulin kinases in protein synthesis-dependent long-term potentiation. (2010)
  • 著者名/発表者名: Redondo RL, Okuno H, Spooner PA, Frenguelli BG, Bito H, Morris RGM.
  • 雑誌名: J.Neurosci. 30 ページ: 4981-4989
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regulation of cortical axon growth by a GABA-driven Ca^<2+>/calmodulin-dependent protein kinase cascade. (2009)
  • 著者名/発表者名: Ageta-Ishihara N, Takemoto-Kimura S, Nonaka M, Adachi-Morishima A, Suzuki K, Kamijo S, Fujii H, Mano T, Blaeser F, Chatila TA, Mizuno H, Hirano T, Tagawa Y, Okuno H, Bito H.
  • 雑誌名: J.Neurosci. 29 ページ: 13720-13729
  • 査読あり
• [雑誌論文] A synaptic activity-responsive element in the Arc/Arg3.1 promoter essential for synapse-to-nucleus signaling in activated neurons. (2009)
  • 著者名/発表者名: Kawashima T, Okuno H, Nonaka M, Adachi-Morishima A, Kyo N, Okamura M, Takemoto-Kimura S, Worley PF, Bito H.
  • 雑誌名: Proc.Natl.Acad.Sci.USA 106 ページ: 316-321
  • 査読あり
• [学会発表] Dual FRET-based analysis of biochemical computation performed by neuronal Ca^<2+> signaling. (2011)
  • 著者名/発表者名: Bito H.
  • 学会等名: The 23^<rd> Winter Conference on Neural Plasticity.
  • 発表場所: Moorea, French Polynesia.
  • 年月日: 2011-02-15
• [学会発表] Dual FRET-based analysis of biochemical computation performed by neuronal Ca^<2+> signaling processes. (2010)
  • 著者名/発表者名: Fujii H, Bito H.
  • 学会等名: The 2^<nd> International Symposium on Frontiers of Neurophotonics
  • 発表場所: Quebec, Canada
  • 年月日: 2010-09-22
• [学会発表] CaM kinase signaling in neuronal microdomains. (2010)
  • 著者名/発表者名: Bito H.
  • 学会等名: The 13^<th> International Membrane Research Forum/The 6th iCeMS International Symposium Featuring Nano-Meso Membrane Mechanisms.
  • 発表場所: Kyoto, Japan.
  • 年月日: 2010-01-27
• [学会発表] Synaptic activity-dependent regulation of plasticity-related gene Arc. (2009)
  • 著者名/発表者名: Bito H.
  • 学会等名: 4^<th> International Conference of Neurons and Brain Diseases
  • 発表場所: Toronto, Canada
  • 年月日: 2009-07-23
• [学会発表] Regulation of excitation-morphogenesis coupling by CaMKK/CaMKI cascades. (2008)
  • 著者名/発表者名: Bito H.
  • 学会等名: 3^<rd> International Conference on Neurons and Brain Diseases.
  • 発表場所: Seoul, Korea.
  • 年月日: 2008-08-05
• [図書] Activity-dependent gene regulation : How do synapses talk to the nucleus and fine-tune neuronal outputs?(in "Molecular Pain"(M.Zhuo ed.)(207-217) (2008)
  • 著者名/発表者名: Bito H, Takemoto-Kimura S, Okuno H.
  • 出版者: Springer
• [図書] 神経細胞内ではたらくシグナル伝達.In「分子・細胞・シナプスからみる脳」(シリーズ脳科学第5巻、甘利俊一監修、古市貞一編)(131-180) (2008)
  • 著者名/発表者名: 尾藤晴彦、有賀純
  • 出版者: 東京大学出版会刊
• [図書] CREB in Encyclopedia of Signaling Molecules (Choi, Sangdun (Ed.))
  • 著者名/発表者名: Yagishita-Kyo N, Inoue M, Nonaka M, Okuno H, Bito H.
  • 出版者: Springer
• [備考] 新聞報道 朝日新聞 2009年1月15日 夕刊「記憶のきっかけDNA配列発見」
• [備考] ホームページ
  • URL: http://www.neurochem.m.u-tokyo.ac.jp/