グルタミン酸シグナル伝達機構によるマウス体性感覚野バレルの臨界期発達

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17300108
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 渡辺 雅彦 北海道大学, 大学院・医学研究科, 教授 (70210945)
• Keywords: グルタミン酸受容体 / グルタミン酸トランスポーター / 臨界期 / 体性感覚野 / 大脳皮質 / バレル / 発達 / 遺伝子ノックアウトマウス

Research Abstract

本研究では、遺伝子改変マウスを用いて、大脳皮質体性感覚野バレルにおける臨界期の時間特性と可塑性振幅を制御する分子機構の解明を目的とする。特に、シナプス回路発達の最も重要な鍵を握っているNMDA型グルタミン酸受容体で発達段階の主要な発現サブユニットであるGluRε2とGluRε4と、大脳皮質の主要なグルタミン酸トランスポーターであるGLT1とGLASTに焦点を当て、これらの欠損マウスにおける臨界期の開始/終了時期と臨界期可塑性の振幅について検討する。本年度の研究推進により、以下のような研究成果が得られた。
GLT1は大脳に豊富なトランスポーターサブタイプである。この遺伝子欠損マウスでは、バレルの形成時期や臨界期終了時期などの発達の時間特性において、野生型マウスとの相違は見られなかった。しかし、C列感覚毛の除毛処置を臨界期において施すと、野生型マウスではこれに対応するC列バレルが大幅に縮小し、隣接するB/Dバレルの大幅な拡大が起こり、活動依存的なマップ改築が生じた。しかし、GLT1欠損マウスでは、この変動振幅が有意に減少していた。同様の現象は、もう一つの主要なトランスポーターであるGLAST欠損マウスにおいても観察された。以上の結果より、グルタミン酸トランスポーターは皮質マップの活動依存的改築において、その臨界期可塑性の変動振幅を制御する重要な分子機構であることが判明した。

Research Products

• [Journal Article] Impaired cerebellar functions in mutant mice lacking DNER. (2006)
  • Author(s): Tohgo, A., Eiraku, M., Miyazaki, T., Miura, E., Ono, K., Kawaguchi, S., Nishi, M., Watanabe, M., Hirano, T., Kengaku, M., Takeshima, H.
  • Journal Title: Mol.Cell.Neurosci. (in press)
• [Journal Article] Complementary stripes of phospholipase Cβ3 and Cβ4 expression by Purkinje cell subsets in the mouse cerebellum. (2006)
  • Author(s): Sarna, J.T., Marzban, H., Watanabe, M., W, Hawkes, R.
  • Journal Title: J.Comp.Neurol. (in press)
• [Journal Article] Improved methods for ultracryotomy of CNS tissue for ultrastructural and immunogold analyses. (2006)
  • Author(s): Akagi, T., Ishida, K., Hanasaka, T., Hayashi, S., Watanabe, M., Hashikawa, T., Tohoyama, K.
  • Journal Title: J.Neurosci.Methods (in press)
• [Journal Article] Maintenance of presynaptic function by AMPA receptor-mediated excitatory postsynaptic activity in adult brain. (2006)
  • Author(s): Kakizawa, S., Miyazaki, T., Iino, M., Watanabe, M., Kano, M.
  • Journal Title: Proc.Natl.Acad.Sci.USA (in press)
• [Journal Article] Rescue of abnbormal phenotypes of the δ2 glutamate receptor-null mice by mutant δ2 transgenes. (2005)
  • Author(s): Hirai, H., Miyazaki, T., Kakegawa, W., Matsuda, S., Mishina, M., Watanabe, M., Yuzaki, M.
  • Journal Title: EMBO report 6 Pages: 90-95
• [Journal Article] Retinotectal transmission in the optic tectum of rainbow trout. (2005)
  • Author(s): Kinoshita, M., Fuyaka, M., Tojima, T., Kojima, S., Ando, H., Watanabe, M., Urano, A., Ito, E.
  • Journal Title: J.Comp.Neurol. 484 Pages: 249-259
• [Journal Article] Evidence for creatine biosynthesis in Muller glia. (2005)
  • Author(s): Nakashima, T., Tomi, M., Tachikawa, M., Watanabe, M., Terasaki, T., Hosoya, K.
  • Journal Title: Glia 52 Pages: 47-52
• [Journal Article] NR2-to-NR3B subunit conversion of NMDA receptor in early postnatal motoneurons. (2005)
  • Author(s): Fukaya, M., Hayashi, Y., Watanabe, M.
  • Journal Title: Eur.J.Neurosci. 21 Pages: 1432-1436
• [Journal Article] Control of synaptic connection by glutamate receptor δ2 in the mature cerebellum. (2005)
  • Author(s): Takeuchi, T., Miyazaki, T., Watanabe, M., Mori, H., Sakimura, K., Mishina, M.
  • Journal Title: J.Neurosci. 25 Pages: 2143-2156
• [Journal Article] Differential roles of glial and neuronal glutamate transporters in Purkinje cell synapses. (2005)
  • Author(s): Takayasu, Y., Iino, M., Kakegawa, W., Maeno, H., Watase, K., Wada, K., Miyazaki, T., Watanabe, M., Tanaka, K., Ozawa, S.
  • Journal Title: J.Neurosci. 25 Pages: 8788-8793
• [Journal Article] Identification and characterization of a novel member of murine semaphorin family. (2005)
  • Author(s): Taniguchi, M., Masuda, T., Fukaya, M., Kataoka, H., Mishina, M., Yaginuma, H., Watanabe, M., Shimizu, T.
  • Journal Title: Genes to Cells 10 Pages: 785-792
• [Journal Article] Ptfla, a bHLH transcriptional gene, defines GABAergic neuronal fates in cerebellum. (2005)
  • Author(s): Hoshino, M., Nakamura, S., Mori, K., Kawauchi, T., Terao, M., Nishimura, Y.V., Fukuda, A., Fuse, T., Matsuo, N., Sone, M., Watanabe, M., Bito, H., Terashima, T., Wright, C.V.E., Kawaguchi, Y., Nakao, K., Nabeshima, Y.
  • Journal Title: Neuron 47 Pages: 201-213
• [Journal Article] Distinct spatio-temporal expression of ABCA and ABCG transporters in the developing and adult mouse brain. (2005)
  • Author(s): Tachikawa, M., Watanabe, M., Hori, S., Fukaya, M., Ohtsuki, S., Asashimal, T., Terasaki, T.
  • Journal Title: J.Neurochem. 95 Pages: 294-304
• [Journal Article] Autoantibodies and cell-mediated autoimmunity to NMDA-type GluTe2 in patients with Rasmussen's encephalitis and chronic progressive epilepsia partialis continua. (2005)
  • Author(s): Takahashi, Y., Mori, H., Mishina, M., Watanabe, M., Kondo, N., Shomomura, J., Kubota, Y., Matsuda, K., Fukushima, K., Shiroma, M., Akasaka, N., Nishida, H., Imamura, A., Watanabe, H., Sugiyama, N., Ikezawa, M., Fujiwara, T.
  • Journal Title: Epilepsia 46 Pages: 152-158
• [Journal Article] Fyn kinase-mediated phosphorylation of NMDA receptor NR2B subunit at Tyr1472 is essential for maintenance of neuropathic pain. (2005)
  • Author(s): Abe, T., Matsumura, S., Katano, T., Mabuchi, T., Takagi, K., Xu, L., Yamamoto, A., Hattori, K., Yagi, T., Watanabe, M., Nakazawa, T., Yamamoto, T., Mishina, M., Nakai, Y., Ito, S.
  • Journal Title: Eur.J.Nerosci. 22 Pages: 1445-1455
• [Journal Article] Target-cell-specific left-right asymmetry of NMDA receptor content in Schaffer collateral synapses in □1/NR2A knock-out mice. (2005)
  • Author(s): Wu, Y., Kawakami, R., Fukaya, M., Sakimura, K., Mishina, M., Watanabe, M., Ito I., Shigemoto, R.
  • Journal Title: J.Neurosci. 25 Pages: 9213-9226
• [Journal Article] Spatial diversity in gene expression for VDCC□ subunit family in developing and adult mouse brains. (2005)
  • Author(s): Fukaya, M., Yamazaki, M., Sakimura, K., Watanabe, M.
  • Journal Title: Neurosci.Res. 53 Pages: 376-383
• [Journal Article] Complementary roles of cholecystokinin and parvalbumin expressing GABAergic neurons in hippocampal network oscillations. (2005)
  • Author(s): Klausberger, T., Marton, L.F., O'Neill, J., Huck, J.H.J., Dalezios, Y., Fuentealba, P., Suen, W.-Y., Papp, E., Kaneko, T., Watanabe, M., JCsicsvari, J., Somogyi, P.
  • Journal Title: J.Neurosci. 25 Pages: 9782-9793
• [Journal Article] Clbn1 is essential for synaptic integrity and information processing in the cerebellum. (2005)
  • Author(s): 6.Hirai, H., Pang, Z., Bao, D., Miyazaki, T., Li, L., Parris, J., Rong, Y., Watanabe, M., Yuzaki, M., Morgan, J.I.
  • Journal Title: Nature Neurosci. 8 Pages: 1534-1541
• [Journal Article] Cellular distribution of glutamate transporters in the gastrointestinal tract of mice. An immunohistochemical and in situ hybridization approach. (2005)
  • Author(s): Iwanaga, T., Goto, M., Watanabe, M.
  • Journal Title: Biomed.Res. 26 Pages: 271-278