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細胞種特異的に発現する蛋白質プローブによる大脳皮質内記憶固定化過程の可視化

使用细胞类型特异性蛋白质探针可视化大脑皮层的记忆巩固过程

基本信息

批准号：
17H00617
负责人：
松原智恵
金额：
$ 0.29万
依托单位：
Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17H00617/
关键词：
睡眠記憶メカニズムスパイン

项目摘要

背景・目的 : 睡眠は、感覚経験を記憶として固定化する役割がある。また、記憶の神経基盤となっているのは、シナプスにおける「長期増強」というメカニズムであると考えられている。申請者の属する研究チームでは、記憶の固定化に重要となる大脳皮質トップダウン経路を発見している。そこで申請者らは、東京大学河西研究室において新しく開発された「長期増強により新生・増大したスパインを特異的に蛍光標識し光で操作できるプローブ(As-PaRacl)」(Hayashi-Takagi et al., Nature 2015)を導入することで、大脳皮質トップダウン入力と学習に伴う長期増強の間にある因果関係を明らかにし、記憶メカニズムを解明することを目指した。研究方法 : 新規プローブ(As-PaRacl)を、特定の神経細胞種に特異的に発現させることができるウイルスベクターを作製するため、この蛋白質プローブをコードする遺伝子配列の両端にloxP配列を挿入し、DNA組み換え酵素Creを発現している細胞のみに部位特異的組み換え反応が生じるように、プラスミドトランスファーベクターの組み換えを行った。さらに、そのプラスミドを増幅・精製し、そこから作製されたAAV(アデノ随伴ウィルス)をマウス生体脳内に導入し、検証を行った。研究成果 : 大脳皮質5層錐体細胞特異的にCreを発現する遺伝子改変マウス(Rbp4-Cre)に上記の蛋白質プローブを導入し、睡眠を必要とする記憶課題をマウスに行わせ、学習前後のスパイン動態を2光子顕微鏡イメージングにて観察した。その結果、大脳皮質5層錐体細胞のうち、学習で活性化した細胞において新生・増大したスパインだけを特異的にAS-PaRaclで標識することに成功した。今後、皮質トップダウン入力の受け手である細胞群の樹状突起スパインに記憶が貯蔵される過程を、直接的に明らかにすることができると期待される。

Background Objective: Sleep, sensory memory and immobilization. The mental base of memory is "long-term enhancement" and "long-term enhancement" The applicant's research is important for memory immobilization, and for the development of large cortical pathways. "Long-term growth, new growth, unique light identification, and operation"(Hayashi-Takagi et al., Nature 2015) is a guide to learning, learning, and memory. Methods: New regulation of protein expression (As-PaRacl), species-specific gene expression in specific neuronal cells, protein expression in the terminal region of gene alignment, loxP alignment, DNA genome transformation, enzyme expression in cell center site-specific gene expression, reverse transcription, and gene expression. In addition, the production of AAV(AAV) is carried out in vivo, and the identification process is carried out in vitro. Research results: 5-layer pyramidal cell-specific Cre expression, gene modification,(Rbp4-Cre), protein expression, sleep, memory tasks, and 2-photon microscopy were observed before and after learning. As a result, 5 layers of pyramidal cells in the cortex of the brain were successfully identified by AS-PaRacl. In the future, the cortex enters the process of memory storage, and the direct process of memory storage.