二光子顕微鏡と電子顕微鏡の相関解析によるシナプス安定化機構の解明

通过双光子显微镜和电子显微镜的相关性分析阐明突触稳定机制

• 批准号: 15F15409
• 负责人: 岡部 繁男
• 金额: $ 1.47万
• 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: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-11-09 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15F15409/
• 关键词: シナプス; 電子顕微鏡; 光学顕微鏡

本研究は生後発達早期に起こる選択的なシナプス安定化機構の分子基盤の解明を目的とした。具体的には、まず二光子顕微鏡により個体レベルでのシナプス動態について解析し、安定化されたシナプスや新生シナプスを同定した。次に同じシナプスを電子顕微鏡で観察し、安定化して維持されるシナプスの微細形態を明らかにした。生体内で観察されたスパインシナプスについて、その形態を電子顕微鏡を用いて解析した結果、形態計測のパラメーターについてはその多くが保存されており、安定化されたシナプスはその体積が選択的に大きいことが確認できた。更に脳の様々な部位（大脳皮質、海馬、線条体、小脳）についてスパインの3次元立体再構築を実施し、脳の部位におけるスパイン形態の多様性を解析し、更に脳領域を越えて保存されている形態的な共通性について、一般的な原則を見出す事にも成功した。このようなスパインシナプスの形態が持つ共通性について、その背景に存在する分子基盤を捉えることが重要であると考え、更に細胞内のカルシウムシグナリングを調節する分子の関与についても検討した。現在、上記の研究についてはデータを取りまとめると共に、このような電子顕微鏡を用いた研究からスパインの動的な機能を理解するためのパラメーターを抽出する方法論を検討している。この目的のために、スパイン形態の脳部位を越えて存在する特徴がどのようにして生じるのか、数理科学的な解析を含めた研究を実施している。

The purpose of this study is to elucidate the molecular basis of the early stage of postnatal development. In particular, the two-photon micro-mirror can be used to analyze, stabilize and regenerate the individual parameters. The electron microscope is used to observe and stabilize the fine morphology of the crystal. In vivo, we observed the changes in the morphology of the cells, analyzed the results of electron microscopy, and determined the changes in the morphology of the cells. In addition, the 3D reconstruction of different parts (large cortex, hippocampus, linear body and small cortex) was successfully implemented, the diversity of different parts of different shapes was analyzed, and the commonality of different shapes and general principles of different regions were successfully observed. The molecular basis for the study of molecular interaction and the molecular mechanism for the regulation of molecular interaction in the cellular context are discussed in detail. Now, in the above study, we will discuss the methodology of how to extract the information from the electronic micromirrors. The purpose of this study is to analyze the characteristics of the physical and mathematical sciences.

项目成果

Insights into age-old questions of new dendritic spines: From form to function.

洞察新树突棘的古老问题：从形式到功能。

• DOI: 10.1016/j.brainresbull.2016.07.014
• 发表时间: 2016
• 期刊: Brain Research Bulletin.
• 作者: Parajuli;L. K.;Tanaka;S.;and S. Okabe
• 通讯作者: and S. Okabe

Anatomical diversity of dendritic spines and their organizational principles in a subset of central synapses.

树突棘的解剖多样性及其在中央突触子集中的组织原理。

• 发表时间: 2017
• 作者: Laxmi Kumar Parajuli;Ai Takahashi;Hirohide Iwasaki;Yugo Fukazawa;Shigeo Okabe
• 通讯作者: Shigeo Okabe

A dual role for the RhoGEF Ephexin5 in regulation of dendritic spine outgrowth.

• DOI: 10.1016/j.mcn.2017.02.001
• 发表时间: 2017-04
• 期刊: Molecular and cellular neurosciences
• 作者: Hamilton AM;Lambert JT;Parajuli LK;Vivas O;Park DK;Stein IS;Jahncke JN;Greenberg ME;Margolis SS;Zito K
• 通讯作者: Zito K

Comparison of dendritic spine structures across multiple regions of mouse brain.

小鼠大脑多个区域的树突棘结构比较。

• 发表时间: 2016
• 作者: Laxmi Kumar Parajuli;Hirohide Iwasaki;Yugo Fukazawa;Shigeo Okabe
• 通讯作者: Shigeo Okabe