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2014 年度 実施状況報告書

新生嗅球介在ニューロンの神経回路再編機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 25430010
研究機関奈良県立医科大学

研究代表者

吉原 誠一  奈良県立医科大学, 医学部, 講師 (90360669)

研究分担者 高橋 弘雄  奈良県立医科大学, 医学部, 助教 (20390685)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード成体神経新生 / 嗅球 / シナプス形成 / 神経活動依存的な発達
研究実績の概要

転写因子であるNpas4の嗅球介在ニューロンにおける発現を解析したところ、その発現は匂い刺激による神経活動依存的に発現が制御されていることが明らかになった。レンチウイルスベクターによって、嗅球介在ニューロンにNpas4の強制発現を行ったところ、嗅球介在ニューロンのシナプス密度が上昇した。また、Npas4ノックアウトマウスの嗅球介在ニューロンを解析したところ、Npas4ノックアウトマウスの嗅球介在ニューロンではシナプス密度が野生型よりも減少していた。さらに下流遺伝子の解析から、Npas4遺伝子は微小管結合タンパク質のDcxのユビキチン化による分解を制御する遺伝子であることが明らかになった。匂い刺激を高頻度で与えられて神経活動の活発な嗅球介在ニューロンはNpas4タンパク質の発現量が増加しており、Npas4の制御する分子メカニズムによりスパイン密度が増加して、より多くの他のニューロンと接続できると推測される。このような匂い刺激によるスパイン密度の制御により、嗅球内での神経回路をより洗練されたものに改編し続けていると考えられる。実際に、嗅球介在ニューロン特異的にNpas4遺伝子をノックアウトしたマウスにおいては、二つの光学異性体を用いた匂い識別学習が習得できなくなることを我々は見出しており、匂い刺激によるスパイン密度の制御は精密な嗅覚情報処理に必須であることが明らかになった。なお、この研究成果は2014年8月号のCell Reports誌に掲載された。

現在までの達成度 (区分)
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

国内外の学会において毎年、自身の研究成果について発表を行うことができた。また2014年にはこれまでの研究成果をまとめてCell Reports誌に論文として発表を行うことができた。

今後の研究の推進方策

Npas4の機能解析から、微小管結合タンパク質であるダブルコルチンがシナプス形成を促進するという新規の機能を持っていることが明らかになった。今後はダブルコルチンがどのようにしてシナプス形成を促進するのかの機構について分子生物・細胞生物学的解析から明らかにしたい。また、嗅球介在ニューロン特異的にNpas4遺伝子をノックアウトしたマウスにおいては嗅球介在ニューロンのシナプス密度の減少が見られたが、このマウスにおいて匂い情報処理の電気生理学・行動解析を詳細に行う。この解析により、嗅球介在ニューロンの匂い刺激依存的なシナプス形成の生理的意義を明らかにしたい。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (4件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Npas4 regulates Mdm2 and thus Dcx in experience-dependent dendritic spine development of newborn olfactory bulb interneurons.2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshihara S*, Takahashi H*, Nishimura N, Kinoshita M, Asahina R, Kitsuki M, Tatsumi K, Furukawa-Hibi Y, Hirai H, Nagai T, Yamada K and Tsuboi A. (*co-first authors)
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 8 ページ: 843-857

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1016/j.celrep.2014.06.056

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 嗅球ニューロンにおける匂い刺激依存的なシナプス形成の分子機構2014

    • 著者名/発表者名
      吉原誠一,高橋弘雄,坪井昭夫.
    • 雑誌名

      AROMA RESEARCH

      巻: 15 ページ: 248-249

    • 査読あり
  • [学会発表] Transcription factor Npas4 regulates the sensory experience-dependent development of dendritic spines in newborn olfactory bulb interneurons2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshihara S, Takahashi H, Nishimura N, Kinoshita M, Asahina R, Furukawa-Hibi Y, Nagai T, Yamada K and Tsuboi A.
    • 学会等名
      第92回日本生理学会大会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-23
  • [学会発表] Transcription factor Npas4 regulates the sensory experience-dependent development of dendritic spines in newborn olfactory bulb interneurons.2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshihara S, Takahashi H, Nishimura N, Kinoshita M, Asahina R, Furukawa-Hibi Y, Nagai T, Yamada K and Tsuboi A.
    • 学会等名
      第37回日本分子生物学会大会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2014-11-25 – 2014-11-27
  • [学会発表] Transcription factor Npas4 regulates the sensory experience-dependent development of dendritic spines in newborn olfactory bulb interneurons.2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshihara S, Takahashi H, Nishimura N, Kinoshita M, Asahina R, Furukawa-Hibi Y, Nagai T, Yamada K and Tsuboi A.
    • 学会等名
      第37回日本神経科学会大会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2014-09-11 – 2014-09-13
  • [学会発表] Npas4 regulates the sensory experience-dependent development of dendritic spines in newborn olfactory bulb interneurons.2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshihara S, Takahashi H, Nishimura N, Kinoshita M, Asahina R, Furukawa-Hibi Y, Nagai T, Yamada K and Tsuboi A.
    • 学会等名
      Cold Spring Harbor Meeting: Neuronal Circuits
    • 発表場所
      Cold Spring Harbor, USA
    • 年月日
      2014-04-02 – 2014-04-05
  • [図書] Electroporation Methods in Neuroscience (Neuromethods)2015

    • 著者名/発表者名
      Takahashi H, Yoshihara S, Asahina R, Tamada Y and Tsuboi A.
    • 総ページ数
      199
    • 出版者
      Humana Press
  • [備考] 奈良県立医科大学 先端医学研究機構 脳神経システム医科学

    • URL

      http://www.naramed-u.ac.jp/~amrc-lab1/tsuboi%20Lab3.html

URL: 

公開日: 2016-05-27  

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