記憶形成時における海馬神経興奮と連動したシアリダーゼ活性変化のインビボ解析

2014 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 24790080
• 研究機関: 静岡県立大学
• 研究代表者: 南 彰 静岡県立大学, 薬学部, 助教 (80438192)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: シアリダーゼ / シアル酸 / 糖鎖 / 海馬依存性記憶 / イメージング / 組織染色 / 行動解析 / アイソザイム

研究実績の概要

シアリダーゼには細胞内局在が異なる4種のアイソフォーム（NEU1、NEU2、NEU3、NEU4）がある。これまでの検討から、シアリダーゼが記憶に関与することが明らかになっている。本年度では、記憶の制御に関与するシアリダーゼアイソフォームについて検討を行った。当講座で開発した組織染色用のシアリダーゼ活性プローブ（BTP3-Neu5Ac）でラットの海馬急性切片を染色した結果、苔状線維終末に比較的強いシアリダーゼ活性が検出された。この活性は、苔状線維を電気的に高頻度で刺激（25-100 Hz）すると、刺激頻度に応じてただちに増加した。また、この増加はテトロドトキシンで電位依存性ナトリウムチャネルを阻害することによって抑制された。神経興奮と連動してシアリダーゼ活性が迅速に変化していることが示唆された。次に、BTP3-Neu5Acによって検出されるシアリダーゼアイソザイムについて検討した。ラット各種シアリダーゼアイソザイム（NEU1-4）を培養細胞に過剰発現させた後、細胞可溶化液を利用してBTP3-Neu5Acの加水分解を行ったところ、NEU2とNEU4によって効率良く加水分解された。次に、NEU1-4に対する各種抗体を利用してラット海馬切片の免疫組織染色を行った。その結果、苔状線維終末にはNEU3やNEU4が比較的豊富に発現していることを見出した。ラット海馬にNEU3やNEU4に対するsiRNAを持続的に投与したところ、モリスの水迷路によって評価した海馬依存性記憶能が低下した。
以上より、海馬の神経機能に関わるシアリダーゼアイソザイムの一部が明らかとなった。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本年度では、当初の研究計画に準じて海馬の神経機能に関わるシアリダーゼアイソザイムの一部を明らかにした。また、研究代表者を中心に開発した新規シアリダーゼ活性染色プローブを利用して、神経活動と連動したシアリダーゼ活性の変化を可視化することに成功した。論文や学会発表によってこれらの研究成果を多数報告した。以上のことから、おおむね順調に進展している、と判断した。

今後の研究の推進方策

これまでに、神経活動と連動して海馬のシアリダーゼ活性が増加することを見出した。しかしながら、シアリダーゼ活性の増加によって加水分解を受ける内在性基質については不明である。哺乳動物の脳における主要なシアル酸分子種はN-アセチルノイラミン酸であるが、研究代表者は、脳内に希少なシアル酸分子種であるN-グリコリルノイラミン酸(Neu5Gc)が微量に存在することを見出している（投稿準備中）。そこで、シアリダーゼの神経機能制御におけるシアル酸分子種の違いや内在性の基質（糖脂質や糖タンパク質）について重点的に調査する。

研究成果

• [雑誌論文] Histochemical fluorescent staining of Sendai virus-infected cells with a novel sialidase substrate (2014)
  • 著者名/発表者名: Maiko Takano, Tadanobu Takahashi, Takashi Agarikuchi, Yuuki Kurebayashi, Akira Minami, Tadamune Otsubo, Kiyoshi Ikeda, Hiroaki Kanazawa, Takashi Suzuki
  • 雑誌名: Virology 巻: 464-465 ページ: 206-212
  • DOI: 10.1016/j.virol.2014.04.005.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Imaging of influenza virus sialidase activity in living cells. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuuki Kurebayashi, Tadanobu Takahashi, Tadamune Otsubo, Kiyoshi Ikeda, Shunsaku Takahashi, Maiko Takano, Takashi Agarikuchi, Tsubasa Sato, Yukino Matsuda, Akira Minami, Hiroaki Kanazawa, Yuko Uchida, Takehiko Saito, Yoshihiro Kawaoka, Toshihiro Yamada, Fumihiko Kawamori, Robin Thomson, Mark von Itzstein, Takashi Suzuki
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 4 ページ: 4877
  • DOI: 10.1038/srep04877
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] N-glycolylneuraminic Acid on Human Epithelial Cells Prevents Entry of Influenza A Virus with N-glycolylneuraminic Acid Binding Ability. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tadanobu Takahashi, Maiko Takano, Yuuki Kurebayashi, Midori Masuda, Sawako Kawagishi, Masahiro Takaguchi, Takashi Yamanaka, Akira Minami, Tadamune Otsubo, Kiyoshi Ikeda, Takashi Suzuki
  • 雑誌名: J. Virol. 巻: 88 ページ: 8445-8456
  • DOI: 10.1128/JVI.00716-14.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Terminal Sialic Acid Linkages Determine Different Cell Infectivities of Human Parainfluenza Virus Type 1 and Type 3. (2014)
  • 著者名/発表者名: Keijo Fukushima, Tadanobu Takahashi, Seigo Ito, Masahiro Takaguchi, Maiko Takano, Yuuki Kurebayashi, Kenta Oishi, Akira Minami, Tatsuya Kato, Enoch Y Park, Hidekazu Nishimura, Toru Takimoto, Takashi Suzuki
  • 雑誌名: Virology 巻: 464-465 ページ: 424-431
  • DOI: 10.1016/j.virol.2014.07.033.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Histochemical imaging of alkaline phosphatase using a novel fluorescent substrate. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tadanobu Takahashi, Tadamune Otsubo, Kiyoshi Ikeda, Akira Minami, Takashi Suzuki
  • 雑誌名: Biol. Pharm. Bull. 巻: 37 ページ: 1668-1673
  • DOI: 10.1248/bpb.b14-00456
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel method for detection of Newcastle disease virus with a fluorescent sialidase substrate. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tadanobu Takahashi, Maiko Takano, Takashi Agarikuchi, Yuuki Kurebayashi, Akira Minami, Tadamune Otsubo, Kiyoshi Ikeda, Takashi Suzuki
  • 雑誌名: J. Virol. Methods 巻: 209 ページ: 136-142
  • DOI: 10.1016/j.jviromet.2014.09.010.
  • 査読あり
• [学会発表] 異常興奮を伴う神経疾患におけるシアリダーゼの作用解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小塩 渚、南 彰、大坪 忠宗、池田 潔、奥 直人、金澤 寛明、鈴木 隆
  • 学会等名: 日本薬学会 第135年会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-03-27
• [学会発表] 異なる起源を持つグルコシダーゼの特異性定量化法の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大坪 忠宗、南 彰、安藤 究、田口 理紗、高橋 忠伸、鈴木 隆、寺岡 文照、池田 潔
  • 学会等名: 日本薬学会 第135年会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-03-27
• [学会発表] 山下 千晶、南 彰、堀井 雄樹、大坪 忠宗、池田 潔、鈴木 隆 (2015)
  • 著者名/発表者名: 海馬長期増強現象におけるシアリダーゼの機能解明
  • 学会等名: 日本薬学会 第135年会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-03-27
• [学会発表] ヒトI 血液型抗原糖鎖はヒトパラインフルエンザ3 型ウイルス感染における多核巨 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 千尋、高橋 忠伸、福島 圭穣、上り口 敬、早川 拓哉、 高野 舞子、田口 理紗、榛葉 すみか、南 彰、鈴木 隆
  • 学会等名: 日本薬学会 第135年会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-03-27
• [学会発表] 海馬依存性記憶に関わるシアリダーゼアイソザイムの機能解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 間々田奨、南 彰、榛葉すみか、播摩沙希、家野太輔、鈴木 隆
  • 学会等名: 日本病院薬剤師会東海ブロック・日本薬学会東海支部合同学術大会2014
  • 発表場所: 静岡
  • 年月日: 2014-11-09
• [学会発表] 血中由来シアル酸分子種によるラット脳内糖鎖の修飾 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松田夕妃乃、南 彰、田口理紗、中島さや香、金澤寛明、鈴木隆
  • 学会等名: 日本病院薬剤師会東海ブロック・日本薬学会東海支部合同学術大会2014
  • 発表場所: 静岡
  • 年月日: 2014-11-09
• [学会発表] シアリダーゼは海馬CA1領域におけるシナプス可塑性を制御する (2014)
  • 著者名/発表者名: 堀井雄樹、南 彰、大坪忠宗、池田 潔、鈴木 隆
  • 学会等名: 日本病院薬剤師会東海ブロック・日本薬学会東海支部合同学術大会2014
  • 発表場所: 静岡
  • 年月日: 2014-11-09
• [学会発表] 希少シアル酸分子種発現による海馬依存性記憶の減弱 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田口理紗、南 彰、堀井雄樹、大坪忠宗、池田 潔、鈴木 隆
  • 学会等名: 日本病院薬剤師会東海ブロック・日本薬学会東海支部合同学術大会2014
  • 発表場所: 静岡
  • 年月日: 2014-11-09
• [学会発表] Histochemical Fluorescent Visualization of Influenza Virus Sialidase activity. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tadanobu Takahashi, Yuuki Kurebayashi, Tadamune Otsubo, Kiyoshi Ikeda, Shunsaku Takahashi, Maiko Takano, Takashi Agarikuchi, Tsubasa Sato, Yukino Matsuda, Akira Minami, Hiroaki Kanazawa, Yuko Uchida, Takehiko Saito, Yoshihiro Kawaoka, Toshihiro Yamada, Fumihiko Kawamori, Robin Thomson, Mark von Itzstein, Takashi Suzuki
  • 学会等名: The 11th Japan-China International Symposium on Health Sciences
  • 発表場所: Shizuoka
  • 年月日: 2014-11-05
• [学会発表] Terminal sialic acid linkages determine different cell infectivities of human parainfluenza virus type 1 and type 3. (2014)
  • 著者名/発表者名: Keijo Fukushima, Tadanobu Takahashi, Seigo Ito, Masahiro Takaguchi, Maiko Takano, Yuuki Kurebayashi, Kenta Oishi, Akira Minami, Takashi Suzuki
  • 学会等名: The 2nd International Conference on Pharma-Food (ICPF 2014)
  • 発表場所: Shizuoka
  • 年月日: 2014-11-05
• [学会発表] Improvement of depression-like behavior and memory impairment with the ethanol extract of Pleurotus eryngii in ovariectomized rats. (2014)
  • 著者名/発表者名: Akira Minami, Hiroshi Matsushita, Yuuki Horii, Yukino Matsuda, Hiroaki Kanazawa, Atsushi Takeda, Kazuya I. P. J. Hidari, Akihiko Wakatsuki, Vikineswary Sabaratnam and Takashi Suzuki
  • 学会等名: The 2nd International Conference on Pharma-Food (ICPF 2014)
  • 発表場所: Shizuoka
  • 年月日: 2014-11-05
• [学会発表] Impairments of memory and synaptic plasticity by N-glycolylneuraminic acid expression in rat hippocampus. (2014)
  • 著者名/発表者名: Risa Taguchi, Akira Minami, Yuki Horii, Tadamune Otubo, Kiyoshi Ikeda and Takashi Suzuki
  • 学会等名: The 2nd International Conference on Pharma-Food (ICPF 2014)
  • 発表場所: Shizuoka
  • 年月日: 2014-11-05
• [学会発表] N-グリコリルノイラミン酸を発現させたヒト細胞においてN-グリコリルノイラミン酸に結合性をもつインフルエンザウイルスの感染性は抑制される (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋忠伸、高野舞子、紅林佑希、益田 碧、川岸佐和子、高口仁宏、山中隆史、南 彰、大坪忠宗、池田 潔、鈴木 隆
  • 学会等名: 第87回日本生化学会大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2014-10-18
• [学会発表] 新規シアリダーゼ活性イメージング基質を利用したラット臓器の染色と成長に伴うシアリダーゼ活性の変化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 南 彰、後藤 純、大坪忠宗、池田 潔、金澤寛明、鈴木 隆
  • 学会等名: 第87回日本生化学会大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2014-10-16
• [学会発表] インフルエンザウイルスのシアリダーゼ活性を利用した感染細胞の蛍光染色剤の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋忠伸、南 彰、大坪忠宗、池田 潔、鈴木 隆
  • 学会等名: USフォーラム2014
  • 発表場所: 静岡
  • 年月日: 2014-09-25
• [学会発表] 脳内に微量に存在する希少シアル酸分子種が記憶に及ぼす影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 南 彰、金澤寛明、池田 潔、鈴木 隆
  • 学会等名: USフォーラム2014
  • 発表場所: 静岡
  • 年月日: 2014-09-25
• [学会発表] シアル酸蛍光プローブを用いたインフルエンザウイルス検出法の確立 (2014)
  • 著者名/発表者名: 紅林佑希、高橋忠伸、高野舞子、高橋俊策、上り口 敬、大坪忠宗、池田 潔、南 彰、金澤寛明、Mark von Itzstein、鈴木 隆
  • 学会等名: 第33日本糖質学会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2014-08-10
• [学会発表] 末端シアル酸結合様式はヒトパラインフルエンザウイルスの感染を制御する (2014)
  • 著者名/発表者名: 福島圭穣、高橋忠伸、伊藤誓悟、高口仁宏、高野舞子、紅林佑希、大石健太、南 彰、加藤竜也、朴 龍洙、西村秀一、滝本 徹、鈴木 隆
  • 学会等名: 第33日本糖質学会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2014-08-10
• [学会発表] 海馬依存性記憶におけるシアリダーゼの役割 (2014)
  • 著者名/発表者名: 南 彰、間々田奨、齋藤正和、大坪忠宗、池田 潔、宮城妙子、鈴木 隆
  • 学会等名: 第33日本糖質学会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2014-08-10
• [学会発表] 海馬における興奮性神経伝達調節機構の多角的解析と糖鎖機能分析ツールの開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 南 彰
  • 学会等名: 第60回 日本薬学会東海支部 総会・大会2014
  • 発表場所: 鈴鹿
  • 年月日: 2014-07-05
  • 招待講演
• [学会発表] 蛍光性顔料色素を用いたシアリダーゼ基質の合成とシアリダーゼ活性の可視化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大坪忠宗、南 彰、高橋忠伸、金澤寛明、鈴木 隆、寺岡文照、池田 潔
  • 学会等名: 日本ケミカルバイオロジー学会第９回年会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2014-06-12
• [学会発表] ベンゾチアゾール系蛍光性顔料色素を用いたバイオプローブの開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 紅林佑希、高橋忠伸、鵜沼沙織、南 彰、山中隆史、大坪忠宗、池田 潔、鈴木 隆
  • 学会等名: 第78回 日本生化学会中部支部例会・シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2014-05-24
• [学会発表] シアリダーゼを有するウイルスの感染細胞を簡便・迅速に視覚化する蛍光プローブの開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋忠伸、紅林佑希、高野舞子、上り口 敬、南 彰、大坪忠宗、池田 潔、金澤寛明、鈴木 隆
  • 学会等名: 第78回 日本生化学会中部支部例会・シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2014-05-24
• [学会発表] ラット扁桃体における新規シアリダーゼ活性検出プローブを利用した染色とシアリダーゼの機能解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 播摩沙希、南 彰、間々田奨、家野太輔、大坪忠宗、池田 潔、鈴木 隆
  • 学会等名: 第78回 日本生化学会中部支部例会・シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2014-05-24
• [学会発表] 新規シアリダーゼ活性検出プローブを利用したラット全身染色と成長に伴うシアリダーゼ活性の変化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 後藤 純、南 彰、金澤寛明、家野太輔、大坪忠宗、池田 潔、鈴木 隆
  • 学会等名: 第78回 日本生化学会中部支部例会・シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2014-05-24
• [学会発表] ラット海馬における恐怖条件付け文脈学習時のシアリダーゼ活性変化のin vivo計測とシアリダーゼの機能解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 榛葉すみか、南 彰、堀井雄樹、崔 沙希、鈴木 隆
  • 学会等名: 第78回 日本生化学会中部支部例会・シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2014-05-24
• [学会発表] 閉経後物忘れやうつに対するエリンギ抽出物の改善効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 南 彰、松下宏、堀井雄樹、家野太輔、松田夕妃乃、齋藤正和、金澤寛明、大山由里子、若槻明彦、鈴木隆
  • 学会等名: 第78回 日本生化学会中部支部例会・シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2014-05-24
• [産業財産権] 新規化合物及び該化合物を含む蛍光組成物 (2015)
  • 発明者名: 鈴木隆、高橋忠伸、南彰、池田潔、大坪忠宗
  • 権利者名: 鈴木隆、高橋忠伸、南彰、池田潔、大坪忠宗
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2015-18871
  • 出願年月日: 2015-02-03