学習依存的に合成されるタンパク質の同定と記憶の長期化における動態の解明

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20H00519
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 谷本 拓 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (70714955)
• 研究分担者: 近藤 周 東京理科大学, 先進工学部生命システム工学科, 准教授 (90408401) ; 市之瀬 敏晴 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (20774748)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 翻訳制御

研究実績の概要

本研究はショウジョウバエの神経活動に依存して翻訳される候補タンパク質を細胞種特異的に同定することを目的とした。今年度は、ショウジョウバエ脳内の神経細胞およびグリア細胞におけるトランスラトームを基に、リボソームプロファイリングから得られた成果を論文化した（Ichinose et al., eLife. 2023）。本論文では、イオンチャネルや神経伝達物質受容体など、神経伝達に必要なタンパク質の翻訳効率が神経細胞では高い一方で、グリア細胞では低く保たれていることを示した。また、これらmRNAのリボソームフットプリントの分布がグリア細胞では5' 非翻訳領域（untranslated region：UTR）に著しく偏っていることを見出し、グリア細胞において5' UTRが選択的な翻訳抑制に重要であることを証明した。このことは、mRNAの翻訳制御が細胞種の機能多様性に寄与していることを示唆している。さらに、この細胞種特異的リボソームプロファイリング技術と光遺伝学的技術を用いて、神経刺激依存的に翻訳活性が上昇するタンパク質群を同定した。これらの活動依存的に翻訳される遺伝子の配列解析により、多くの遺伝子種の5' UTRに共通したモチーフが存在することを見出した。この発見から、神経細胞が一連のタンパク質群を迅速に合成することで可塑性を誘導することが明らかになった。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Translational regulation enhances distinction of cell types in the nervous system (2023)
  • 著者名/発表者名: Ichinose Toshiharu、Kondo Shu、Kanno Mai、Shichino Yuichi、Mito Mari、Iwasaki Shintaro、Tanimoto Hiromu
  • 雑誌名: eLife 巻: - ページ: RP90713
  • DOI: 10.7554/eLife.90713.1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] On the origin of appetite: GLWamide in jellyfish represents an ancestral satiety neuropeptide (2023)
  • 著者名/発表者名: Thoma Vladimiros、Sakai Shuhei、Nagata Koki、Ishii Yuu、Maruyama Shinichiro、Abe Ayako、Kondo Shu、Kawata Masakado、Hamada Shun、Deguchi Ryusaku、Tanimoto Hiromu
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 120 ページ: e2221493120
  • DOI: 10.1073/pnas.2221493120
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Female reproductive dormancy in Drosophila is regulated by DH31-producing neurons projecting into the corpus allatum (2023)
  • 著者名/発表者名: Kurogi Yoshitomo、Imura Eisuke、Mizuno Yosuke、Hoshino Ryo、Nouzova Marcela、Matsuyama Shigeru、Mizoguchi Akira、Kondo Shu、Tanimoto Hiromu、Noriega Fernando G.、Niwa Ryusuke
  • 雑誌名: Development 巻: 150 ページ: dev201186
  • DOI: 10.1242/dev.201186
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A descending inhibitory mechanism of nociception mediated by an evolutionarily conserved neuropeptide system in Drosophila (2023)
  • 著者名/発表者名: Oikawa Izumi、Kondo Shu、Hashimoto Kao、Yoshida Akiho、Hamajima Megumi、Tanimoto Hiromu、Furukubo-Tokunaga Katsuo、Honjo Ken
  • 雑誌名: eLife 巻: 12 ページ: RP85760
  • DOI: 10.7554/eLife.85760.2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The fruit fly acetyltransferase chameau promotes starvation resilience at the expense of longevity (2023)
  • 著者名/発表者名: Venkatasubramani Anuroop Venkateswaran、Ichinose Toshiharu、Kanno Mai、Forne Ignasi、Tanimoto Hiromu、Peleg Shahaf、Imhof Axel
  • 雑誌名: EMBO reports 巻: 24 ページ: e57023
  • DOI: 10.15252/embr.202357023
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Neural control of redox response and microbiota-triggered inflammation in Drosophila gut (2023)
  • 著者名/発表者名: Fuse Naoyuki、Hashiba Haruka、Ishibashi Kentaro、Suzuki Takuro、Nguyen Quang-Dat、Fujii Kiho、Ikeda-Ohtsubo Wakako、Kitazawa Haruki、Tanimoto Hiromu、Kurata Shoichiro
  • 雑誌名: Frontiers in Immunology 巻: 14 ページ: 1268611
  • DOI: 10.3389/fimmu.2023.1268611
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Tuning the reward intensity. (2024)
  • 著者名/発表者名: Tanimoto H
  • 学会等名: The 3rd Asia Pacific Drosophila Neurobiology Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Translational regulations for cell type distinction and neuronal adaptation (2024)
  • 著者名/発表者名: Ichinose T
  • 学会等名: The 3rd Asia Pacific Drosophila Neurobiology Conference
  • 国際学会
• [学会発表] On the origin of appetite: Evidence from functional complementation in flies and jellyfish (2024)
  • 著者名/発表者名: Thoma V, Sakai S, Nagata K, Ishii Y, Maruyama S, Abe A, Kondo S, Kawata M, Hamada S, Deguchi R, Tanimoto H
  • 学会等名: The 3rd Asia Pacific Drosophila Neurobiology Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Regulation of vesicle pools for distinct memory phases. (2023)
  • 著者名/発表者名: Tanimoto H
  • 学会等名: 2023年度生理学研究所記憶学習研究会 “Diverse approaches to understanding learning and memory”
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] On the origin of appetite: GLWamide in jellyfish represents an ancestral satiety neuropeptide (2023)
  • 著者名/発表者名: Thoma V, Sakai S, Nagata K, Ishii Y, Maruyama S, Abe A, Kondo S, Kawata M, Hamada S, Deguchi R, Tanimoto H
  • 学会等名: EMBO/COB workshop 'Trans-Scale Biology' using exotic non-model organisms
  • 国際学会
• [学会発表] The state-dependent active zone structural plasticity induced through octopamine signalling (2023)
  • 著者名/発表者名: Eno S, Wu H, Saito K, Jinnai K, Kondo S, Tanimoto H
  • 学会等名: Asia Pacific Drosophila Research Conference 2023
  • 国際学会
• [学会発表] Feedback regulation of dopamine signaling tunes reward intensities (2023)
  • 著者名/発表者名: Saito K, Hiramatsu S, Watanabe A, Ichinose T, Yamagata N, Tanimoto H
  • 学会等名: Mushroom body meeting 2023
  • 国際学会