長期記憶をコードするシナプスから核への神経情報伝達の動態解析

从突触到编码长期记忆的细胞核的神经信息传递的动态分析

• 批准号: 11J04427
• 负责人: 井上 昌俊
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J04427/
• 关键词: カルシウム; 遺伝子発現; CaMKシグナリング; FRETイメージング

長期記憶の固定化には、シナプス入力により流入したカルシウム(Ca^<2+>)が、CaMK経路またはERK経路を介して、転写因子CREBをリン酸化し、遺伝子発現を誘導すると考えられている。しかし、シナプス入力に対して、どのようにCa^<2+>情報が核に伝わるのかについて未だ理解が進んでいない。この過程を明らかにするために、シナプス入力に伴い、核へとシグナルを伝達する様子を時空間的に解析する必要がある。しかし、これまでの刺激法では、細胞体も同時に刺激することになり、細胞体刺激とシナプス刺激を切り分けることが困難であり、空間情報を得ることができなかった。この問題を克服するために、昨年度までに、これまでに開発したFRETプローブとUVグルタミン酸アンケージング法を組み合わせる系を立ち上げることに成功し、樹状突起に限局したCa^<2+>上昇により、CREBが活性化することを見出した。研究計画の2年目の最終年度においては、樹状突起に限局して上昇したCa^<2+>により活性化されるシグナル分子実態の同定及び動態解析を行った。まず、薬理学的にCaMK経路とERK経路のどちらかが担っているかを検討した結果、CaMK経路であることを見出した。次に、ノックダウン及びレスキュー実験により、CaMKの中でCaMKIVが担っていることを見出した。また、PAGFP-CaMKIVを用いて、その動態を解析した結果、CaMKIVがシナプス入力依存的に樹状突起から核へより多く移行することを見出した。以上より、シナプス入力により活性化したCaMKIVの核移行がCREB活性化のタイミングを制御することが示唆された。本研究は、長期記憶の固定化におけるシナプスから核へのシグナル伝達機構の解明に重要な貢献をなすと考えられる。

Long-term memory の immobilized に は, シ ナ プ ス に into force よ り inflows し た カ ル シ ウ ム (Ca ^ 2 + < >) が, CaMK 経 road ま た は ERK 経 road を interface し て, planning to write factor after CREB を リ ン acidification し, but 伝 発 now を induced す る と exam え ら れ て い る. し か し, シ ナ プ ス に into force し seaborne て, ど の よ う に Ca ^ 2 + < > intelligence が nuclear に 伝 わ る の か に つ い て だ not understand が into ん で い な い. こ の process を Ming ら か に す る た め に, シ ナ プ ス に with い into force, nuclear へ と シ グ ナ ル を 伝 da す る others child を に space when parsing す る necessary が あ る. し か し, こ れ ま で の stimulus method で は, cell body も simultaneously stimulate す に る こ と に な り, cell body stimulation と シ ナ プ ス stimulus を り cutting points け る こ と が difficult で あ り, spatial intelligence を る こ と が で き な か っ た. こ の を overcome す る た め に, yesterday's annual ま で に, こ れ ま で に open 発 し た FRET プ ロ ー ブ と UV グ ル タ ミ ン acid ア ン ケ ー ジ ン グ を group み close わ せ る を made ち fasten げ る こ と に し success, dendritic protrusions に limit bureau し た Ca ^ 2 + > < rose に よ り, after CREB が activeness す る こ と を shows し た. Research projects の 2 years の final annual に お い て は, dendritic protrusions に limit bureau し て rise し た Ca ^ 2 + > < に よ り activeness さ れ る シ グ ナ ル molecular state be の with fixed line and dynamic analytical を び っ た. ま ず, 薬 neo-confucianism に CaMK 経 road と ERK 経 road の ど ち ら か が bear っ て い る か を beg し 検 た results, CaMK 経 road で あ る こ と を shows し た. に, ノ ッ ク ダ ウ ン and び レ ス キ ュ ー be 験 に よ り, CaMK の in で CaMKIV が bear っ て い る こ と を shows し た. ま た, PAGFP CaMKIV を with い て, そ の dynamic を し た results, CaMKIV が シ ナ プ ス into force dependent に dendritic protrusions か ら nuclear へ よ り く more transitional す る こ と を shows し た. Above よ り, シ ナ プ ス に into force よ り activeness し た CaMKIV の nuclear migration が after CREB activation の タ イ ミ ン グ を suppression す る こ と が in stopping さ れ た. This study は, long-term memory の immobilized に お け る シ ナ プ ス か ら nuclear へ の シ グ ナ ル 伝 of institutions の interpret な に important contribution を な す と exam え ら れ る.

项目成果

Non-linear decoding and representation of neuronal input information by CaMKIIa and calcineurin

CaMKIIa 和钙调磷酸酶对神经元输入信息的非线性解码和表示

• 发表时间: 2012
• 作者: Fujii H;Inoue M;Okuno H;Sano Y; Takemoto-Kimura S;Kitamura K;Kano M;Bito H.;藤井 哉;藤井 哉;井上 昌俊;藤井 哉
• 通讯作者: 藤井 哉

Resolving dendritic CaMKK-CaMKIV signal transduction during synapse-to-nucleus signaling.

解决突触到细胞核信号传导过程中的树突 CaMKK-CaMKIV 信号转导。

• 发表时间: 2012
• 作者: 小鷹浩毅;石井史之;斎藤峯雄;長尾忠昭;柳沼晋;Inoue M et al.
• 通讯作者: Inoue M et al.

FRETを用いたCaMKKの基質非依存的酵素学的解析

使用 FRET 对 CaMKK 进行底物依赖性酶学分析

• 发表时间: 2011
• 作者: Fujii H;Inoue M;Okuno H;Sano Y; Takemoto-Kimura S;Kitamura K;Kano M;Bito H.;藤井 哉;藤井 哉;井上 昌俊;藤井 哉;井上昌俊;井上昌俊
• 通讯作者: 井上昌俊

Ca2+シグナル分子による神経入力パターンの特徴抽出と表現

使用 Ca2+ 信号分子进行神经输入模式的特征提取和表达

• 发表时间: 2011
• 作者: Fujii H;Inoue M;Okuno H;Sano Y; Takemoto-Kimura S;Kitamura K;Kano M;Bito H.;藤井 哉;藤井 哉;井上 昌俊;藤井 哉;井上昌俊;井上昌俊;藤井哉
• 通讯作者: 藤井哉

Nonlinear Decoding and Asymmetric Representation of Neuronal Input Information by CaMKIIa and Calcineurin

CaMKIIa 和钙调磷酸酶对神经元输入信息的非线性解码和不对称表示

• 发表时间: 2013
• 作者: Fujii H;Inoue M;Okuno H;Sano Y; Takemoto-Kimura S;Kitamura K;Kano M;Bito H.;藤井 哉
• 通讯作者: 藤井 哉