2016 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular mechanisms of activity dependent neural circuit refinement
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15H05568
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
上阪 直史 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 助教 (70597624)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | シナプス / シナプス刈り込み / 神経活動依存性 / 分子メカニズム / 小脳 / 遺伝子操作 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生後発達期の神経系において，出生直後にいったん過剰にシナプスが形成された後，必要なシナプスは強められて残り，不要なシナプスは除去される。この現象は「シナプス刈り込み」と呼ばれており，機能的でむだの少ない神経回路を作るための基本的過程であると考えられている。本研究では、シナプス刈り込みのモデル系として小脳の登上線維ープルキンエ細胞シナプスに着目し、その神経活動依存性とそれに関わる分子を網羅的に解析する。本年度は以下の研究を行った。（１）神経活動の役割：登上線維の神経活動の役割と登上線維間の神経活動依存的競合の有無を調べるために、登上線維の神経活動を遮断し、登上線維ープルキンエ細胞シナプスの生後発達を解析した。その結果、シナプス入力のない登上線維でも最終的にプルキンエ細胞を支配できることを見出した。また、シナプス入力のない登上線維はプルキンエ細胞の樹状突起への移動が遅れることを見出した。さらに、通常の成熟脳では、１つのプルキンエ細胞には１本の登上線維が入力しているが、シナプス入力のない登上線維が支配するプルキンエ細胞では他の登上線維もシナプスを維持できることを見出した。（２）バーグマングリア細胞の役割：すでにノックアウトマウスで異常が見られている遺伝子をバーグマングリア細胞でノックダウンした結果、登上線維入力に異常が見られた。その異常はノックアウトマウスで見られた異常と似ていることを見出した。（３）プルキンエ細胞に存在する遺伝子の役割：１年目にプルキンエ細胞の神経活動が変化するマウスで発現が変動する遺伝子をプロファイリングした。いくつかの遺伝子に関して、レンチウィルスを用いてプルキンエ細胞でノックダウンし、シナプス刈り込みへの影響を調べた。その結果、２つの遺伝子がシナプス刈り込みに関わる可能性を見出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
１年目に確立した方法を用い、いくつかおもしろい結果を見出している。この方法で研究を続ければ、大きな発見につながることが期待できるため。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、以下の研究を推進する。（１）シナプス入力が遮断される時期を解析し、どの時期からの神経活動がシナプス刈り込みに必要であるかあるいは必要でないかを見出す。（２）バーグマングリア細胞で遺伝子発現のノックダウンを行うことで見出したシナプス異常を詳細に調べ、ノックアウトマウスとの比較を行う。（３）シナプス刈り込みに関わる神経活動依存的遺伝子を２つ同定した。それらの遺伝子がシナプス刈り込みに果たす役割を詳細に調べる。
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Research Products
(4 results)
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[Journal Article] The Metabotropic Glutamate Receptor Subtype 1 Mediates Experience-Dependent Maintenance of Mature Synaptic Connectivity in the Visual Thalamus2016
Author(s)
Narushima M, Uchigashima M, Yagasaki Y, Harada T, Nagumo Y, Uesaka N, Hashimoto K, Aiba A, Watanabe M, Miyata M, Kano M
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Journal Title
Neuron
Volume: 91
Pages: 1097-1109
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Consensus Paper: Cerebellar Development.2016
Author(s)
Leto K, Arancillo M, Becker EB, Buffo A, Chiang C, Ding B, Dobyns WB, Dusart I, Haldipur P, Hatten ME, Hoshino M, Joyner AL, Kano M, Kilpatrick DL, Koibuchi N, Marino S, Martinez S, Millen KJ, Millner TO, Miyata T, Parmigiani E, Schilling K, Sekerkov G, Sillitoe RV, Sotelo C, Uesaka N, Wefers A, Wingate RJ, Hawkes R
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Journal Title
Cerebellum
Volume: 15
Pages: 789-828
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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