新規分泌性C1qファミリー分子による機能的シナプス回路形成および記憶学習制御

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26293042
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 掛川 渉 慶應義塾大学, 医学部, 准教授 (70383718)
• 研究分担者: 鈴木 邦道 慶應義塾大学, 医学部, 研究員 (10713703) ; 竹尾 ゆかり 慶應義塾大学, 医学部, 研究員 (90624320)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: C1qファミリー / シナプス / 記憶・学習 / 小脳

研究実績の概要

脳内の神経細胞どうしを結ぶシナプスは、記憶・学習の分子素子として考えられ、その形成機構および動作制御について精力的に研究がなされている。近年、補体補体C1qやその機能ドメインを有するC1qファミリー分子が、中枢シナプスの形成や維持、そして除去（刈り込み）過程に寄与することが分かってきた。本研究では、各脳領域に選択的に発現するC1qファミリー分子群を解析することにより、中枢シナプス形成および制御機構の共通原理を明らかにすることを目標とする。
今年度は、小脳顆粒細胞平行線維―プルキンエ細胞間シナプスの形成や機能を担うCbln1の挙動について解析を進めた。その結果、シナプス前部から放出されるCbln1はシナプス後部に発現するデルタ２型グルタミン酸受容体とシナプス前部に発現するニューレキシンと３者複合体を構築することで、同シナプスの形成・機能制御に関与することを、構造学および電気生理学的に解明した。具体的には、上記３者複合体の結合様式を、結晶構造解析をはじめとする種々の構造学的手法により明らかにし、この結合様式を阻害した変異型タンパク質を発現させたマウスでは、記憶・学習の分子基盤とされるシナプス可塑性機構が障害されることが電気生理学的に確認された (Elegheert, Kakegawa et al., Science, '16)。以上の結果は、脳内におけるC1qファミリー分子の挙動様式を理解する上で重要な所見であり、記憶・学習の分子基盤を知るための有益な情報になりうるものと考えている。

現在までの達成度 (段落)

28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

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] University of Oxford/University of Cambridge(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: University of Oxford/University of Cambridge
• [国際共同研究] Vanderbilt University(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Vanderbilt University
• [雑誌論文] Chemical labelling for visualizing native AMPA receptors in live neurons. (2017)
  • 著者名/発表者名: Wakayama, S., Kiyonaka, S., Arai, I., Kakegawa, W., Matsuda, S., Ibata, K., Nemoto, Y.L., Kusumi, A., Yuzaki, M., Hamachi, I.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 8 ページ: 14850
  • DOI: 10.1038/ncomms14850
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structural basis for integration of GluD receptors within synaptic organizer complexes. (2016)
  • 著者名/発表者名: Elegheert, J., Kakegawa, W., Clay, E. J., Shanks, N., Behiels, E., Matsuda, K., Kohda, K., Miura, E., Rossmann, M., Mitakidis, N., Motohashi, J., Chang, T. V., Siebold, C., Greger, H. I., Nakagawa, T., K., Yuzaki, M., Aricescu, R.A.
  • 雑誌名: Science 巻: 353 ページ: 295-299
  • DOI: 10.1126/science.aae0104
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Current Topics：シナプスに架かる記憶への架け橋：Neurexin-Cbln1-GluD2三者複合体構造. (2016)
  • 著者名/発表者名: 掛川 渉, 柚﨑通介
  • 雑誌名: 実験医学 (羊土社) 巻: 34 ページ: 3181-3184
• [雑誌論文] Trans-synaptic modulation of kainate receptor functions by C1q-like proteins. (2016)
  • 著者名/発表者名: Matsuda, K., Budisantoso, T., Mitakidis, N., Sugaya, Y., Miura, E., Kakegawa, W., Yamasaki, M., Konno, K., Uchigashima, M., Abe, M., Watanabe, I., Kano, M., Watanabe, M., Sakimura, K., Aricescu, R.A., Yuzaki, M.
  • 雑誌名: Neuron 巻: 90 ページ: 752-767
  • DOI: 10.1016/j.neuron.2016.04.001
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 「補体ファミリー分子」とシナプス形成・維持. (2016)
  • 著者名/発表者名: 掛川 渉, 松田恵子, 柚﨑通介
  • 雑誌名: Annual Review神経2016 （中外医学社） 巻: - ページ: 35-43
• [学会発表] シナプス分子群がもたらす運動記憶ダイナミズムの解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 掛川 渉
  • 学会等名: 次世代脳プロジェクト・若手シンポジウム
  • 発表場所: 一橋講堂 (東京都千代田区)
  • 年月日: 2016-12-21 – 2016-12-21
  • 招待講演
• [図書] D-Amino Acids: Physiology, Metabolism, and Application (2016)
  • 著者名/発表者名: Kakegawa, W., Yuzaki, M.
  • 総ページ数: 16
  • 出版者: Springer Books
• [図書] Essentials of cerebellum and cerebellar disorders (2016)
  • 著者名/発表者名: Kohda, K., Kakegawa, W., Yuzaki, M.
  • 総ページ数: 6
  • 出版者: Springer Books
• [備考] 慶應義塾大学医学部生理学教室 (柚﨑通介研究室)
  • URL: http://www.yuzaki-lab.org/