2026/04/28 更新

写真a

サネヨシ タケオ
實吉 岳郎
SANEYOSHI TAKEO
所属
生命理工学院 教授
職名
教授
外部リンク

学位

  • 博士(医学) ( 東京大学 )

研究分野

  • ライフサイエンス / 神経科学一般

経歴

  • 東京科学大学   生命理工学院   教授

    2024年4月 - 現在

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論文

  • Transient Photoactivation of Rac1 Induces Persistent Structural LTP Independent of CaMKII in Hippocampal Dendritic Spines. 査読 国際誌

    Takeo Saneyoshi, Chisato Suematsu, Yasunori Hayashi

    eNeuro   2025年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Structural changes in dendritic spines underlie long-term potentiation (LTP). While CaMKII has been considered as the primary driver of these changes, we show that transient, localized activation of Rac1 alone is sufficient to induce structural LTP in hippocampal slices prepared from rat pups of either sex. Using photoactivatable Rac1 (PA-Rac1), we demonstrated that Rac1 activation triggers spine enlargement and actin polymerization. This PA-Rac1-induced plasticity was blocked by Rac1 and Pak1 inhibitors but not by a CaMKII inhibitor. Our results identify Rac1 as an upstream of persistent signaling that stabilizes actin-based spine structural changes critical for synaptic memory encoding.Significance Statement The molecular mechanisms that trigger persistent structural long-term potentiation (sLTP) at synapses remain incompletely understood. This study demonstrated that localized activation of Rac1, a small GTPase regulating actin dynamics, is sufficient to induce and maintain sLTP in hippocampal neurons independently of CaMKII. Using two-photon photoactivation and fluorescence lifetime imaging microscopy (FLIM), we show that Rac1 induces persistent spine growth and actin polymerization. These findings identify Rac1 as a self-sustaining signaling module in synaptic plasticity and provide mechanistic insight into the biochemical encoding of long-lasting synaptic changes that underlie memory.

    DOI: 10.1523/ENEURO.0263-25.2025

    PubMed

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  • Neural computation in the mammalian hippocampus

    Timon Kunze, Alessandro Treves

    2025年

  • Structural plasticity of dendritic spines 査読

    Takeo Saneyoshi, Yasunori Hayashi

    Learning and Memory: A Comprehensive Reference   399 - 405   2025年

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    掲載種別:論文集(書籍)内論文   出版者・発行元:Elsevier  

    DOI: 10.1016/b978-0-443-15754-7.00059-6

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  • Molecular Mechanisms Underlying Synaptic Tagging and Consolidation

    Yasunori Hayashi, Miquel Bosch, Pin-Wu Liu, Tomohisa Hosokawa, Takeo Saneyoshi

    Synaptic Tagging and Capture   63 - 76   2024年4月

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    掲載種別:論文集(書籍)内論文   出版者・発行元:Springer International Publishing  

    DOI: 10.1007/978-3-031-54864-2_3

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  • FAM81A is a postsynaptic protein that regulates the condensation of postsynaptic proteins via liquid-liquid phase separation. 国際誌

    Takeshi Kaizuka, Taisei Hirouchi, Takeo Saneyoshi, Toshihiko Shirafuji, Mark O Collins, Seth G N Grant, Yasunori Hayashi, Toru Takumi

    PLoS biology   22 ( 3 )   e3002006   2024年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Proteome analyses of the postsynaptic density (PSD), a proteinaceous specialization beneath the postsynaptic membrane of excitatory synapses, have identified several thousands of proteins. While proteins with predictable functions have been well studied, functionally uncharacterized proteins are mostly overlooked. In this study, we conducted a comprehensive meta-analysis of 35 PSD proteome datasets, encompassing a total of 5,869 proteins. Employing a ranking methodology, we identified 97 proteins that remain inadequately characterized. From this selection, we focused our detailed analysis on the highest-ranked protein, FAM81A. FAM81A interacts with PSD proteins, including PSD-95, SynGAP, and NMDA receptors, and promotes liquid-liquid phase separation of those proteins in cultured cells or in vitro. Down-regulation of FAM81A in cultured neurons causes a decrease in the size of PSD-95 puncta and the frequency of neuronal firing. Our findings suggest that FAM81A plays a crucial role in facilitating the interaction and assembly of proteins within the PSD, and its presence is important for maintaining normal synaptic function. Additionally, our methodology underscores the necessity for further characterization of numerous synaptic proteins that still lack comprehensive understanding.

    DOI: 10.1371/journal.pbio.3002006

    PubMed

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  • Imaging of Structural Plasticity of Dendritic Spines with Two-Photon Microscopy. 国際誌

    Takeo Saneyoshi, Yasunori Hayashi

    Methods in molecular biology (Clifton, N.J.)   2831   209 - 217   2024年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Plasticity of synaptic transmission underlies learning and memory. It is accompanied by changes in the density and size of synapses, collectively called structural plasticity. Therefore, understanding the mechanism of structural plasticity is critical for understanding the mechanism of synaptic plasticity. In this chapter, we describe the procedures and equipment required to image structural plasticity of a single dendritic spine, which hosts excitatory synapses in the central nervous system, and underlying molecular interactions/biochemical reactions using two-photon fluorescence lifetime microscopy (2P-FLIM) in combination with Förster resonance energy transfer (FRET)-based biosensors.

    DOI: 10.1007/978-1-0716-3969-6_14

    PubMed

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  • Engineering memory with an extrinsically disordered kinase. 査読 国際誌

    Cristian Ripoli, Onur Dagliyan, Pietro Renna, Francesco Pastore, Fabiola Paciello, Raimondo Sollazzo, Marco Rinaudo, Martina Battistoni, Sara Martini, Antonella Tramutola, Andrea Sattin, Eugenio Barone, Takeo Saneyoshi, Tommaso Fellin, Yasunori Hayashi, Claudio Grassi

    Science advances   9 ( 46 )   eadh1110   2023年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Synaptic plasticity plays a crucial role in memory formation by regulating the communication between neurons. Although actin polymerization has been linked to synaptic plasticity and dendritic spine stability, the causal link between actin polymerization and memory encoding has not been identified yet. It is not clear whether actin polymerization and structural changes in dendritic spines are a driver or a consequence of learning and memory. Using an extrinsically disordered form of the protein kinase LIMK1, which rapidly and precisely acts on ADF/cofilin, a direct modifier of actin, we induced long-term enlargement of dendritic spines and enhancement of synaptic transmission in the hippocampus on command. The activation of extrinsically disordered LIMK1 in vivo improved memory encoding and slowed cognitive decline in aged mice exhibiting reduced cofilin phosphorylation. The engineered memory by an extrinsically disordered LIMK1 supports a direct causal link between actin-mediated synaptic transmission and memory.

    DOI: 10.1126/sciadv.adh1110

    PubMed

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  • アクチン細胞骨格の生物学・疾患における多面性と普遍性 樹状突起スパイン内部のコフィリンは液-液相分離によって分子活性のグラディエントを形成する

    実吉 岳郎, 林 康紀, リポリ・クリスチャン, 末松 千咲音

    日本生化学会大会プログラム・講演要旨集   96回   [1S08e - 02]   2023年10月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:(公社)日本生化学会  

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  • Changing the size of dendritic spines. 国際誌

    Takeo Saneyoshi

    eLife   12   2023年9月

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    担当区分:筆頭著者, 最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Interactions between an enzyme kinase, an ion channel and cytoskeletal proteins maintain the structure of synapses involved in memory formation.

    DOI: 10.7554/eLife.91566

    PubMed

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  • CaMKII binds both substrates and activators at the active site. 査読 国際誌

    Can Özden, Roman Sloutsky, Tomohiro Mitsugi, Nicholas Santos, Emily Agnello, Christl Gaubitz, Joshua Foster, Emily Lapinskas, Edward A Esposito, Takeo Saneyoshi, Brian A Kelch, Scott C Garman, Yasunori Hayashi, Margaret M Stratton

    Cell reports   40 ( 2 )   111064 - 111064   2022年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase II (CaMKII) is a signaling protein required for long-term memory. When activated by Ca2+/CaM, it sustains activity even after the Ca2+ dissipates. In addition to the well-known autophosphorylation-mediated mechanism, interaction with specific binding partners also persistently activates CaMKII. A long-standing model invokes two distinct S and T sites. If an interactor binds at the T-site, then it will preclude autoinhibition and allow substrates to be phosphorylated at the S site. Here, we specifically test this model with X-ray crystallography, molecular dynamics simulations, and biochemistry. Our data are inconsistent with this model. Co-crystal structures of four different activators or substrates show that they all bind to a single continuous site across the kinase domain. We propose a mechanistic model where persistent CaMKII activity is facilitated by high-affinity binding partners that kinetically compete with autoinhibition by the regulatory segment to allow substrate phosphorylation.

    DOI: 10.1016/j.celrep.2022.111064

    PubMed

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  • Shootin1a-mediated actin-adhesion coupling generates force to trigger structural plasticity of dendritic spines. 査読 国際誌

    Ria Fajarwati Kastian, Takunori Minegishi, Kentarou Baba, Takeo Saneyoshi, Hiroko Katsuno-Kambe, Singh Saranpal, Yasunori Hayashi, Naoyuki Inagaki

    Cell reports   35 ( 7 )   109130 - 109130   2021年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Dendritic spines constitute the major compartments of excitatory post-synapses. They undergo activity-dependent enlargement, which is thought to increase the synaptic efficacy underlying learning and memory. The activity-dependent spine enlargement requires activation of signaling pathways leading to promotion of actin polymerization within the spines. However, the molecular machinery that suffices for that structural plasticity remains unclear. Here, we demonstrate that shootin1a links polymerizing actin filaments in spines with the cell-adhesion molecules N-cadherin and L1-CAM, thereby mechanically coupling the filaments to the extracellular environment. Synaptic activation enhances shootin1a-mediated actin-adhesion coupling in spines. Promotion of actin polymerization is insufficient for the plasticity; the enhanced actin-adhesion coupling is required for polymerizing actin filaments to push against the membrane for spine enlargement. By integrating cell signaling, cell adhesion, and force generation into the current model of actin-based machinery, we propose molecular machinery that is sufficient to trigger the activity-dependent spine structural plasticity.

    DOI: 10.1016/j.celrep.2021.109130

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  • Reciprocal activation within a kinase effector complex: A mechanism for the persistence of molecular memory. 査読 国際誌

    Takeo Saneyoshi

    Brain research bulletin   170   58 - 64   2021年5月

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    担当区分:筆頭著者, 最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Synaptic connections in neuronal circuits change in response to neuronal activity patterns. This can induce a persistent change in the efficacy of synaptic transmission, a phenomenon known as synaptic plasticity. One form of plasticity, long-term potentiation (LTP) has been extensively studied as the cellular basis of memory. In LTP, the potentiated synaptic transmission persists along with structural changes in the synapses. Many studies have sought to identify the "memory molecule" or the "molecular engram". Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase II (CaMKII) is probably the most well-studied candidate for the memory molecule. However, consensus has not yet been reached on a very basic aspect: how CaMKII is regulated during LTP. Here, I propose a new model of CaMKII regulation: reciprocal activation within a kinase effector complex (RAKEC) that is made between CaMKII and its effector protein, which is mediated by a persistent interaction between CaMKII and a pseudosubstrate sequence on T-lymphoma invasion and metastasis protein 1 (Tiam1), resulting in reciprocal activation of these two molecules. Through the RAKEC mechanism, CaMKII can maintain memory as biochemical activity in a synapse-specific manner. In this review, the detailed mechanism of the RAKEC and its expansion for the maintenance of LTP is described.

    DOI: 10.1016/j.brainresbull.2021.01.018

    PubMed

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  • Amyloid-β-Dependent Neuronal Circuit Rearrangement in Presymptomatic Alzheimer's Disease. 査読 国際誌

    Mizuta K, Saneyoshi T

    Biological psychiatry   86 ( 3 )   167 - 168   2019年8月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.biopsych.2019.06.002

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  • The role of CaMKII-Tiam1 complex on learning and memory. 査読 国際誌

    Kojima H, Rosendale M, Sugiyama Y, Hayashi M, Horiguchi Y, Yoshihara T, Ikegaya Y, Saneyoshi T, Hayashi Y

    Neurobiology of learning and memory   166   107070 - 107070   2019年8月

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    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.nlm.2019.107070

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  • Reciprocal Activation within a Kinase-Effector Complex Underlying Persistence of Structural LTP. 査読 国際誌

    Saneyoshi T, Matsuno H, Suzuki A, Murakoshi H, Hedrick NG, Agnello E, O'Connell R, Stratton MM, Yasuda R, Hayashi Y

    Neuron   102 ( 6 )   1199 - 1210.e6   2019年6月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.neuron.2019.04.012

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  • Design, Synthesis, and Cellular Uptake of Oligonucleotides Bearing Glutathione-Labile Protecting Groups. 査読 国際誌

    Hisao Saneyoshi, Takayuki Ohta, Yuki Hiyoshi, Takeo Saneyoshi, Akira Ono

    Organic letters   21 ( 4 )   862 - 866   2019年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Glutathione-labile protecting groups for phosphodiester moieties in oligonucleotides were designed, synthesized, and incorporated into oligonucleotides. The protecting groups on the phosphodiester moieties were cleaved in a buffer containing 10 mM glutathione, which was used as a model of intracellular fluid. Cellular uptake of oligonucleotides bearing glutathione-labile protecting groups was strongly affected by the location and number of the protecting groups.

    DOI: 10.1021/acs.orglett.8b03501

    PubMed

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  • ERK5 Phosphorylates Kv4.2 and Inhibits Inactivation of the A-Type Current in PC12 Cells. 査読 国際誌

    Kashino Y, Obara Y, Okamoto Y, Saneyoshi T, Hayashi Y, Ishii K

    International journal of molecular sciences   19 ( 7 )   2018年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.3390/ijms19072008

    Web of Science

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  • CaMKII biophysics and its role in long-term potentiation 査読

    Margaret Stratton, Ana Torres, Yasunori Hayashi, Takeo Saneyoshi, Emily Agnello, Rory O'connell, Brendan Page, Megan West

    PROTEIN SCIENCE   26   77 - 77   2017年12月

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    記述言語:英語  

    Web of Science

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  • Interplay of enzymatic and structural functions of CaMKII in long-term potentiation 査読 国際誌

    Karam Kim, Takeo Saneyoshi, Tomohisa Hosokawa, Kenichi Okamoto, Yasunori Hayashi

    JOURNAL OF NEUROCHEMISTRY   139 ( 6 )   959 - 972   2016年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1111/jnc.13672

    Web of Science

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  • Synthesis and Characterization of Cell-Permeable Oligonucleotides Bearing Reduction-Activated Protecting Groups on the internucleotide Linkages 査読 国際誌

    Hisao Saneyoshi, Koichi Iketani, Kazuhiko Kondo, Takeo Saneyoshi, Itaru Okamoto, Akira Ono

    BIOCONJUGATE CHEMISTRY   27 ( 9 )   2149 - 2156   2016年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1021/acs.bioconjchem.6b00368

    Web of Science

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  • Regulatory mechanism of Rac-GEFTIAM1 by CaMKII required for maintenance of structural LTP of dendritic spines

    Takeo Saneyoshi

    Journal of Pharmacological Sciences   2016年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • A Naturally Occurring Null Variant of the NMDA Type Glutamate Receptor NR3B Subunit Is a Risk Factor of Schizophrenia 査読 国際誌

    Hitomi Matsuno, Kazutaka Ohi, Ryota Hashimoto, Hidenaga Yamamori, Yuka Yasuda, Michiko Fujimoto, Satomi Yano-Umeda, Takeo Saneyoshi, Masatoshi Takeda, Yasunori Hayashi

    PLOS ONE   10 ( 3 )   e0116319   2015年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1371/journal.pone.0116319

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  • Synapse reorganization-a new partnership revealed 査読 国際誌

    Takeo Saneyoshi, Yasunori Hayashi

    EMBO JOURNAL   33 ( 12 )   1292 - 1294   2014年6月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1002/embj.201488619

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  • Structural and Molecular Remodeling of Dendritic Spine Substructures during Long-Term Potentiation 査読 国際誌

    Miquel Bosch, Jorge Castro, Takeo Saneyoshi, Hitomi Matsuno, Mriganka Sur, Yasunori Hayashi

    NEURON   82 ( 2 )   444 - 459   2014年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.neuron.2014.03.021

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  • The Ca2+ and Rho GTPase signaling pathways underlying activity-dependent actin remodeling at dendritic spines 査読 国際誌

    Takeo Saneyoshi, Yasunori Hayashi

    CYTOSKELETON   69 ( 8 )   545 - 554   2012年8月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1002/cm.21037

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  • Calmodulin-kinases regulate basal and estrogen stimulated medulloblastoma migration via Rac1 査読 国際誌

    Monika A. Davare, Takeo Saneyoshi, Thomas R. Soderling

    JOURNAL OF NEURO-ONCOLOGY   104 ( 1 )   65 - 82   2011年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1007/s11060-010-0472-6

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  • Regulation of spine and synapse formation by activity-dependent intracellular signaling pathways 査読 国際誌

    Takeo Saneyoshi, Dale A. Fortin, Thomas R. Soderling

    CURRENT OPINION IN NEUROBIOLOGY   20 ( 1 )   108 - 115   2010年2月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.conb.2009.09.013

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  • Transient Receptor Potential Canonical 5 Channels Activate Ca2+/Calmodulin Kinase I gamma to Promote Axon Formation in Hippocampal Neurons 査読 国際誌

    Monika A. Davare, Dale A. Fortin, Takeo Saneyoshi, Sean Nygaard, Stefanie Kaech, Gary Banker, Thomas R. Soderling, Gary A. Wayman

    JOURNAL OF NEUROSCIENCE   29 ( 31 )   9794 - 9808   2009年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1523/JNEUROSCI.1544-09.2009

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  • Activity-dependent synaptogenesis: Regulation by a CaM-kinase kinase/CaM-kinase I/beta PIX signaling complex 査読 国際誌

    Takeo Saneyoshi, Gary Wayman, Dale Fortin, Monika Davare, Naoto Hoshi, Naohito Nozaki, Tohru Natsume, Thomas R. Soderling

    NEURON   57 ( 1 )   94 - 107   2008年1月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.neuron.2007.11.016

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  • Activity-dependent dendritic arborization mediated by CaM-Kinase I activation and enhanced CREB-dependent transcription of Wnt-2 査読 国際誌

    GA Wayman, S Impey, D Marks, T Saneyoshi, WF Grant, Derkach, V, TR Soderling

    NEURON   50 ( 6 )   897 - 909   2006年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.neuron.2006.05.008

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  • Calmodulin-dependent kinase kinase/calmodulin kinase I activity gates extracellular-regulated kinase-dependent long-term potentiation 査読 国際誌

    JM Schmitt, ES Guire, T Saneyoshi, TR Soderling

    JOURNAL OF NEUROSCIENCE   25 ( 5 )   1281 - 1290   2005年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1523/JNEUROSCI.4086-04.2005

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  • Inhibition of calcium/calmodulin-dependent protein kinase kinase by protein 14-3-3 査読 国際誌

    MA Davare, T Saneyoshi, ES Guire, SC Nygaard, TR Soderling

    JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY   279 ( 50 )   52191 - 52199   2004年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1074/jbc.M409873200

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  • Calcium/calmodulin-dependent protein kinase I in Xenopus laevis 査読

    Takeo Saneyoshi, Shoen Kume, Katsuhiko Mikoshiba

    Comparative Biochemistry and Physiology - B Biochemistry and Molecular Biology   134 ( 3 )   295 - 299   2003年3月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/S1096-4959(02)00292-0

    Web of Science

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  • The Wnt/calcium pathway activates NF-AT and promotes ventral cell fate in Xenopus embryos 査読

    T Saneyoshi, S Kume, Y Amasaki, K Mikoshiba

    NATURE   417 ( 6886 )   295 - 299   2002年5月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1038/417295a

    Web of Science

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  • Equine follicle-stimulating hormone: Molecular cloning of β subunit and biological role of the asparagine-linked oligosaccharide at asparagine56of α subunit 査読 国際誌

    T. Saneyoshi, K. S. Min, X. J. Ma, Y. Nambo, T. Hiyama, S. Tanaka, K. Shiota

    Biology of Reproduction   65 ( 6 )   1686 - 90   2001年12月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Equine FSH (eFSH) and eCG are members of the glycoprotein hormone family. These proteins are heterodimeric, composed of noncovalently associated α and β subunits. We have previously reported that recombinant eCG has potent LH- and FSH-like activities and that the oligosaccharide at Asn16of the α subunit plays an indispensable role in expressing LH- but not FSH-like activity. In the present study, we cloned eFSH β subunit cDNA and expressed wild-type recombinant eFSH and a partially deglycosylated mutant FSH (eFSH α56/β) to investigate the biological role of the oligosaccharide at Asn16in FSH activity. The wild-type eFSH and eCG stimulated estradiol production in a dose-dependent manner in the primary cultures of rat granulosa cells, indicating that these equine gonadotropins have FSH activity. Partially deglycosylated eCG (eCG α56/β) also stimulated estradiol production, confirming that the FSH-like activity of eCG is resistant to the removal of the N-linked oligosaccharide. Partially deglycosylated eFSH (eFSH α56/β), however, did not show any FSH activity, indicating that the oligosaccharide at Asn56was necessary for eFSH. Thus, FSH-like activities of two gonadotropins, eCG and eFSH, are evoked through the distinct molecular mechanisms regarding the biological role of oligosaccharide at Asn56of the αsubunit.

    DOI: 10.1095/biolreprod65.6.1686

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  • Molecular cloning and expression profile of Xenopus calcineurin A subunit 査読

    T Saneyoshi, S Kume, T Natsume, K Mikoshiba

    BIOCHIMICA ET BIOPHYSICA ACTA-MOLECULAR CELL RESEARCH   1499 ( 1-2 )   164 - 170   2000年12月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/S0167-4889(00)00083-5

    Web of Science

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  • Desensitization of IP3-induced Ca2+ release by overexpression of a constitutively active Gqα protein converts ventral to dorsal fate in Xenopus early embryos 査読

    Shoen Kume, Takeo Saneyoshi, Katsuhiko Mikoshiba

    Development Growth and Differentiation   42 ( 4 )   327 - 335   2000年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1046/j.1440-169X.2000.00519.x

    Scopus

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MISC

  • プロテオーム解析によるシナプス成熟の理解と主要シナプス後分子の同定

    貝塚剛志, 貝塚剛志, 貝塚剛志, 鈴木健裕, 岸憲幸, 岸憲幸, 廣内大成, 實吉岳郎, 玉田紘太, 白藤俊彦, KILIMANN Manfred W., 上山健彦, 渡辺雅彦, 下郡智美, 岡野栄之, 岡野栄之, COLLINS Mark O., GRANT Seth G.N., 林康紀, 堂前直, 内匠透

    日本生物学的精神医学会(Web)   46th   2024年

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  • 【シナプス】シナプス可塑性 シナプスとアクチンシグナル

    實吉 岳郎, 林 康紀

    生体の科学   74 ( 1 )   62 - 66   2023年2月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:日本語   出版者・発行元:(公財)金原一郎記念医学医療振興財団  

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  • 核内情報伝達の光操作による記憶の人為操作—Generation of artificial memory through transcriptional manupiration

    實吉 岳郎

    旭硝子財団助成研究成果報告 = Reports of research assisted by the Asahi Glass Foundation   1 - 6   2022年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:東京 : 旭硝子財団  

    CiNii Books

    CiNii Research

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    その他リンク: https://ndlsearch.ndl.go.jp/books/R000000004-I032733445

  • Novel mechanism of synaptic plasticity mediated by CaMKII

    Yasunori Hayashi, Tomohisa Hosokawa, Pin Wu Liu, Takeo Saneyoshi

    Seikagaku   93 ( 2 )   191 - 202   2021年

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    掲載種別:書評論文,書評,文献紹介等  

    DOI: 10.14952/SEIKAGAKU.2021.930191

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  • 記憶分子再考:CaMKIIの新しい活性制御 招待

    實吉 岳郎

    細胞   51 ( 14 )   706 - 709   2019年12月

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    担当区分:筆頭著者, 最終著者, 責任著者  

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  • Activity-dependent synaptogenesis: Regulation by a CaM-KK/CaM-KI/bPIX signaling complex

    Takeo Saneyoshi, Gary Wayman, Dale Fortin, Monika Davare, Naoto Hoshi, Naohito Nozaki, Tohru Natsume, Thomas Soderling

    NEUROSCIENCE RESEARCH   61   S234 - S234   2008年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)  

    Web of Science

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共同研究・競争的資金等の研究課題

  • シナプスタンパク質の生物学的相分離の操作による可塑性、臨界期誘導法の開発

    研究課題/領域番号:21H05692  2021年9月 - 2023年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 学術変革領域研究(A)  学術変革領域研究(A)

    実吉 岳郎

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    配分額:7800000円 ( 直接経費:6000000円 、 間接経費:1800000円 )

    記憶の基盤であるシナプス可塑性の誘導・発現機構は詳細に検討されているが、刺激後にシナプス強度を維持する仕組みについてはほとんど明らかになっていない。本研究は、記憶の細胞レベルの現象と考えられる長期増強現象(LTP)に伴うシナプスタンパク質のダイナミクスを生物学的液-液相分離(LLPS)で説明することを目指している。本研究ではシナプスタンパク質のLLPSを阻害、あるいは促進する化合物やペプチドを探索し、臨界期を誘導する試薬の開発に発展させていく。
    具体的には(1)CaMKII/グルタミン酸受容体NR2B、betaPIX/GIT1のLLPSを指標にした低分子化合物の大規模スクリーニング、(2)同じく相互作用部位を用いたペプチドの効果を検証、(3)CaMKIIによるLLPSを人為的に制御することでシナプス可塑性が誘導あるいは解除されるか検討する。
    今年度は、計画1の大規模スクリーニングで使用するタンパク質の大量調製法の最適化をおこなった。研究計画当初の予定よりもスクリーニングのためのサンプル液量が多く必要になったため、予定していた発現系ではこころもとなかった。そこでさらに効率的な発現、精製法の条件検討をおこなった。今の所少なくともCaMKIIとGluN2Bタンパク質に関しては最適条件で調製できる条件を見出している。他のタンパク質での条件検討を続けていく。計画2では、いくつかのペプチドを単量体から多量体へ変更することによる効果をインビトロでの相分離で試したが、促進効果を示すものの同定には至っていない。引き続き各種ペプチドを検討していく。細胞内でのペプチド発現系ではシナプスに当該ペプチドを局在させる方法を見出したので、今後シナプス可塑性に与える影響を検討する。

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  • 記憶形成に伴うシナプスタンパク質の集積・維持の制御機構

    研究課題/領域番号:21H02595  2021年4月 - 2024年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(B)  基盤研究(B)

    実吉 岳郎

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    配分額:17550000円 ( 直接経費:13500000円 、 間接経費:4050000円 )

    記憶の基盤であるシナプス可塑性の誘導・発現機構は詳細に検討されているが、刺激後にシナプス強度を維持する仕組みについてはほとんど明らかになっていない。本研究は、記憶の細胞レベルの現象と考えられる長期増強現象(LTP)に伴うシナプスタンパク質のダイナミクスを生物学的液-液相分離で説明することを目指している。In vitroでの実験の結果を神経細胞へと還元することで記憶形成に伴う分子のシナプス微小空間での動態を明らかにすることを目的とする。具体的には(1)CaMKIIは相分離により一過性のCa2+上昇を長期的な情報伝達の切り替えスイッチとして機能することを検証する、(2)CaMKIIは相分離によりシナプス内部構造制御を介し伝達効率を向上させることを実験的に証明する、(3)CaMKIIによる相分離を人為的に制御することでシナプス可塑性が誘導あるいは解除されるか検討する。
    今年度は、CaMKIIとアクチン細胞骨格系制御分子の相分離について、最小構成タンパク質とリン酸化の関与の検討をした。構成要素にシナプスタンパク質が必要であること、特定分子のリン酸化が必須であることがわかった。また、CaMKIIの12-14量体形成と相分離形成に関して、TEVプロテアーゼよって多量体から単量体にできるCamKIIを作製し、細胞内でのグルタミン酸受容体との相分離による液滴形成に多量体が関わることを確かめた。さらに、グルタミン酸センサータンパク質GluSnFRをゲノム編集によって導入する遺伝子構築を作製している。

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  • 記憶を維持する生物学的相分離によるシグナルタンパク質の濃縮機構

    研究課題/領域番号:20K21463  2020年7月 - 2022年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽)  挑戦的研究(萌芽)

    実吉 岳郎

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    配分額:6370000円 ( 直接経費:4900000円 、 間接経費:1470000円 )

    CaMKIIとRhoファミリーシグナル分子は生物学的相分離を起こす 試験管内での再構築実験に成功したものは、CaMKII、Pak1, LIMK1、Tiam1、betaPIX、GIT1である。これらのタンパク質はCaMKII活性化、リン酸化を引き金とし相分離することを見出した。また、海馬神経細胞にLTP誘導時におけるCaMKIIとLIMK1、Pak1との相互作用をFRET観察すると刺激に応じたシナプスでの相互作用の上昇が観察された。今後、シナプスでの相互作用が液ー液相分離した液滴であるか、検証していく予定である。

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  • 光による核内シグナル制御法の開発と記憶を人為的に書き込む操作への応用

    研究課題/領域番号:18K19377  2018年6月 - 2020年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽)  挑戦的研究(萌芽)

    実吉 岳郎

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    配分額:6240000円 ( 直接経費:4800000円 、 間接経費:1440000円 )

    光は幅広く生物学的な実験に広く使われている。特に神経科学領域では光により神経活動を制御する光遺伝学という学術分野になっている。光の特性を考えるに、光による細胞の制御の応用は広い。しかし光を使って遺伝子発現を制御する技術は未だ不十分である。もし光依存的な遺伝子発現制御が可能となれば、様々な応用が考えられるが、汎用性のある方法は未だ見当たらない。そこで本研究では、光依存的な遺伝子発現制御法の技術開発を行う。
    光遺伝学の成果の一つに光刺激によって記憶を呼び起こせるようになったことが挙げられる。ところが、記憶を書き込む方法論はまだ存在しない。これにあたり2つのヒントとなる報告がある:(1)活性化型の転写因子CREBやその上流キナーゼCaMKIVを過剰発現させるとシナプス機能が亢進すること、(2)CREB を強制発現させた神経細胞に記憶が書き込まれることである。これらの結果を合わせると、動物個体の学習時に任意の神経細胞でCREBを活性化させれば、その記憶は任意の細胞に書き込まれ、その細胞を活性化させれば記憶を呼び起こすことができるはずである。そこで本研究では光による人為的な記憶の書き込みと読み込みを可能にする方法論の確立を目的とする。このアイディアを実現するために次の研究計画に従って研究を進める。研究計画1 光活性化核内移行シグナルモジュールの作成 遺伝子発現調節が核で起こる事を利用して、まず、共通部分として光活性化核移行シグナル(PA-NLS)の作製に成功した。研究計画2 光活性化核機能タンパク質の作成と機能解析 光活性化CREBは、高い発現量だと転写活性が強く影響を受けることがわかった。研究計画3 光活性化核機能タンパク質の神経細胞での利用 まだ試せていない。研究計画4 光活性化型CREBによる記憶の書き込みと呼び出し ウイルス発現系の構築を行い、ウイルスの産生まで確立した。

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  • 記憶の形成・維持におけるCaMKIIが構成する自己活性型タンパク質複合体の解析

    研究課題/領域番号:18H02528  2018年4月 - 2021年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(B)  基盤研究(B)

    実吉 岳郎

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    配分額:17550000円 ( 直接経費:13500000円 、 間接経費:4050000円 )

    記憶を規定する最小単位のシナプスでは入力刺激を受けると伝達効率および構造に持続する変化が生じる。しかし、一過的な刺激を持続する生化学反応へ変換するメカニズムは不明である。我々は、この過程において酵素(CaMKII)が基質(Rac活性化因子TIAM1)との結合により相互に活性化しあう自己活性化複合体となりシナプス構造を維持することを見出した。さらにCaMKIIとTIAM1以外の基質の結合も発見したため、より大きな概念として記憶の形成・維持には、CaMKIIと基質による自己活性化型タンパク質複合体が必要であるという新しい仮説をたてた。この仮説を立証するため、以下の3つの実験計画を行っている。
    計画1 自己活性化型複合体のできないCaMKIIノックインマウスによる記憶学習解析 CaMKIIノックインマウスを用いた行動テストを行った。恐怖条件付け試験では、ヘテロ接合体マウスは記憶障害が認められた。また、ホモ接合体は、産仔をうまく育てない表現型がみられた。人工授精法で多数のホモ接合体個体の産仔をえる条件を得たので、この方法で行動解析を引き続き行なっていく。
    計画2 CaMKIIノックインマウスを用いたCaMKII結合因子の網羅的探索およびリン酸化解析 現在、ノックインマウスの質量分析計を用いたリン酸化解析中である。また、結合分子の解析は免疫沈降可能な特異抗体の選別中である。さらに、培養細胞を使った相互作用解析を行い、いくつかのCaMKII結合タンパク質候補を得ている。
    計画3 CaMKII複合体によるシナプス可塑性制御:LIMK1-CaMKII複合体の解析 現在、LIMK1にあるCaMKII結合領域の絞り込みを行なっている。また、CaMKIIによるリン酸化のLIMK1酵素活性にあたえる影響を調べた。CaMKIIによるリン酸化がLIMK1活性を更新することがわかった。

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  • 二光子顕微鏡による光刺激と二重FRET観察技術の開発とシナプス構造可塑性の解析

    研究課題/領域番号:25113726  2013年4月 - 2015年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)  新学術領域研究(研究領域提案型)

    実吉 岳郎

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    配分額:10530000円 ( 直接経費:8100000円 、 間接経費:2430000円 )

    本研究計画は、シナプス構造可塑性におけるアクチン細胞骨格制御の分子機構解明のため、2光子顕微鏡を用いた光による分子機能操作と分子活性測定を同時に行う方法論の確立を目指した。CaMKII-TIAM1相互作用とCaMKII酵素活性の同時可視化を試みた。分割GFPの再構成は、再構成されたGFPが不可逆的であるため、融合タンパク質側の結合の履歴は示せるものの、観察時点での結合を意味しない。また、二量体形成依存的GFPやRFP由来の蛍光は可逆的であったが、どちらもスパインでの二光子イメージングでは暗く検出が難しかった。結果としてTIAM1との結合を担保したCaMKII活性の検出は結果として成功しなかった。一方、TIAM1-CaMKII相互作用の詳細を明らかした。CaMKIIはTIAM1とアミノ酸1543-1557で相互作用し、その結合様式はグルタミン酸受容体NR2Bサブユニットと同様なT-site結合であった。つまり、CaMKIIはTIAM1との結合によりCaMKIIの構造を活性化型に固定されるため、TIAM1結合CaMKIIがカルシウム・カルモデュリンに依存しない酵素活性を示すことがわかった。また、単一スパインでのRac活性の蛍光寿命測定顕微鏡法での可視化、Rac活性化のメカニズムの解析に成功し、Rac活性は、NMDA受容体、CaMKII、TIAM1に依存的であること、刺激後30分以上持続することがわかった。

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  • Rac活性ポジティブフィードバックループのシナプス構造可塑性維持への関与

    研究課題/領域番号:24680036  2012年4月 - 2015年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究(A)  若手研究(A)

    実吉 岳郎

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    配分額:27560000円 ( 直接経費:21200000円 、 間接経費:6360000円 )

    本研究では長期増強過程におけるシナプスでのRac活性化の可視化に成功した。NMDA型グルタミン酸受容体およびCaMKII依存的な持続するRac 活性はスパインの構造維持に必須であった。Rac活性化因子TIAM1は、Rac活性化、シナプス伝達効率とスパイン形態維持の両面に必要であった。TIAM1とCaMKIIは刺激を受けたスパイン内でシグナル複合体を形成した。この複合体は、カルシウム、カルモデュリン依存的に形成されるが、刺激後長期にわたり維持された。この複合体内ではCaMKIIは活性化されており、TIAM1-CaMKIIがスパイン構造を長期間維持するメカニズムであることが考えられる。

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  • 非天然アミノ酸を利用したカルモデュリンキナーゼ2基質同定法の開発

    研究課題/領域番号:24650204  2012年4月 - 2014年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究  挑戦的萌芽研究

    実吉 岳郎

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    配分額:3900000円 ( 直接経費:3000000円 、 間接経費:900000円 )

    カルモデュリンキナーゼ2(CaMKII)は多機能タンパク質リン酸化酵素で、記憶を司るシナプス可塑性に重要な役割を果たしている。ところがCaMKIIによって制御される多くの現象は、標的分子が同定されていないため、分子レベルで理解しているとは言い難い。酵素-基質相互作用が一過的であるため、従来の生化学的、プロテオミクスの手法では基質の同定は技術的に難しい為である。CaMKIIをモデルとして非天然アミノ酸の部位特異的導入、光刺激による分子間架橋の形成を成功させた。

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  • 光活性化蛋白質を用いた二光子機能イメージング法の開発とシナプス構造可塑性の解析

    研究課題/領域番号:23113522  2011年4月 - 2013年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)  新学術領域研究(研究領域提案型)

    実吉 岳郎

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    配分額:11440000円 ( 直接経費:8800000円 、 間接経費:2640000円 )

    記憶学習の細胞モデルであるシナプス長期増強現象(LTP)において、シナプスの構造拡大が観察される(シナプス構造可塑性)。 本研究計画は、LTPの分子基盤を理解するため、光活性化タンパク質と蛍光寿命測定によるFRET(FLIM-FRET)法を用いた細胞内情報伝達経路に対する光学プローブ、そして二光子顕微鏡技術を組み合わせ、シナプス構造可塑性の分子メカニズムを明らかにする事を目的として行った。
    ケージドグルタミン酸のケージ解除によるスパインの形態変化は、CaMKII, Rac, PAKの阻害で抑制され、活性化で誘発された。また、光活性化型Rac (PA-Rac)は光刺激によりスパイン肥大を誘発した。このスパイン肥大は、RacおよびPak阻害剤の処理により消失したが、CaMKII阻害剤では阻害されない。すなわち、PA-Racの光刺激はグルタミン酸刺激によって活性化される情報伝達経路のうち、Racより下流の分子群を特異的に活性化させスパイン肥大を引き起こせる。また、光活性化型CaMKII(PA-CaMKII)はNMDA受容体の阻害因子であるマグネシウムイオン存在化でもスパイン肥大を誘発できる事から、このプローブもまた、CaMKIIより活性化される情報伝達経路を特異的に活性化させスパインを肥大させたものと考えられる。すなわち、RacもCaMKIIもスパイン肥大の必要十分条件である事が分かった。スパインにおけるアクチン重合をFLIM-FRET法で測定したところ、グルタミン酸刺激やPA-Racによってアクチン重合反応が促進している事が分かった。最後にアクチンーアクチン相互作用やPAKバイオセンサーなどこれまでレシオメトリックFRETでは動いていたバイオセンサーがFLIM-FRET法では動かないケースがあり、FRET測定系に合わせたセンサー設計、改良が必要であると思われる。

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  • 光活性化蛋白質を用いたRhoファミリーG蛋白質によるシナプス構造可塑性制御の研究

    研究課題/領域番号:22700359  2010年 - 2011年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究(B)  若手研究(B)

    実吉 岳郎

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    配分額:4160000円 ( 直接経費:3200000円 、 間接経費:960000円 )

    本研究ではRacによるシナプス構造可塑性制御を検討し、1) Rac阻害剤により構造可塑性が阻害された、2)光活性化型Racによる局所Rac活性化により構造可塑性が誘導された、ことからRacシグナルがシナプス構造可塑性に必要十分条件であることを明らかにした。また、記憶学習の中心分子であるCaMKIIに関して、光活性化型CaMKIIの創製を試み、屈光性因子phototropin由来のLOVドメインとの融合により光によって活性制御可能なCaMKII分子の創製に成功した。

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  • 初期胚における腹側化シグナルとしてのIP3-Ca2+シグナル伝達系の作用機序

    研究課題/領域番号:99J09899  1999年 - 2001年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 特別研究員奨励費  特別研究員奨励費

    実吉 岳郎

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    配分額:2700000円 ( 直接経費:2700000円 )

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