脳組織内１細胞での転写・翻訳産物の局在の同時イメージング

脑组织单个细胞中转录和翻译产物定位的同步成像

• 批准号: 22K19355
• 负责人: 三國 貴康
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: Niigata University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K19355/
• 关键词: ゲノム編集; 分子イメージング; 1細胞; イメージング; 樹状突起; シナプス; 神経細胞

神経活動依存的なシナプスの変化は、神経回路の機能的な発達や学習・記憶に不可欠である。神経活動に伴ってシナプスの構造や機能が変化する際には、シナプス部位のプロテオームがダイナミックに変化する。細胞体由来のタンパク質が遠く離れたシナプスまで輸送されるには時間がかかるので、シナプス部位へのタンパク質の機動的な供給機構として樹状突起での局所合成がある。これまでに樹状突起での局所合成がシナプスの可塑性に重要な役割を果たしていることはわかっているが、局所合成の実体には不明な点が多い。その理由は、脳組織中の神経細胞において、樹状突起中の転写産物（mRNA）とその翻訳産物（タンパク質）の両方の局在や動態をシナプスレベルの解像度で同時に観察できていないからである。そこで本研究では、脳組織内で内在性に発現するmRNAおよびタンパク質の細胞内局在を同時イメージングする方法を開発し、神経活動依存的にシナプスが変化する際のmRNAおよびタンパク質の時空間的動態を単一シナプスレベルの解像度で理解することを目指す。2022年度は、個体マウスの脳内の一部の細胞において、生体脳内ゲノム編集技術SLENDR/vSLENDR（Mikuni et al., Cell 2016; Nishiyama et al., Neuron 2017）によりCaMKIIの遺伝子座にGFPタグ配列を挿入した。そのうえで、ゲノム編集したマウスを灌流固定し、脳薄切切片を作製し、CaMKIIのmRNAをRNAscope法（高感度RNA in situ hybridization）で標識し、mRNAの細胞体および樹状突起での局在を検出する予備的データを得た。

神经元活动依赖性突触变化对于神经回路、学习和记忆的功能发育至关重要。当突触结构和功能随着神经活动发生变化时，突触部位的蛋白质组也会发生动态变化。由于来自细胞体的蛋白质被运输到远处的突触需要时间，因此树突中的局部合成是向突触位点供应蛋白质的动态机制。尽管众所周知，树突中的局部合成在突触可塑性中发挥着重要作用，但局部合成的实际性质仍存在许多未知数。其原因是，不可能以脑组织神经元的突触水平分辨率同时观察树突中转录物（mRNA）及其翻译产物（蛋白质）的定位和动态。因此，在本研究中，我们开发了一种同时对脑组织中内源表达的 mRNA 和蛋白质的细胞内定位进行成像的方法，并研究了当突触以神经元活动依赖性方式发生变化时 mRNA 和蛋白质的时空动态。这是在单个突触的分辨率下。 2022年，我们将使用体内大脑基因组编辑技术SLENDR/vSLENDR（Mikuni等人，Cell 2016；Nishiyama等人，Neuron 2017）来标记个体小鼠大脑中某些细胞中的CaMKII基因位点。插入了一个数组。然后，我们对基因组编辑的小鼠进行灌注固定，制备薄脑切片，并使用RNAscope方法（高灵敏度RNA原位杂交）标记CaMKII mRNA，以确定mRNA在细胞体和树突中的定位。初步检测数据。

项目成果

ゲノム編集を介した化学タグノックインによる脳内内在性タンパク質の定量的時空間プロファイリング

通过基因组编辑化学标签敲入对内源性脑蛋白进行定量时空分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 内ヶ島 基政;井口 理沙;劉シンイ;藤井 和磨;阿部 学;﨑村 建司;備瀬 竜馬;三國 貴康
• 通讯作者: 三國 貴康

生体脳内ゲノム編集による脳組織内１細胞での分子イメージング

使用体内脑基因组编辑对脑组织中的单个细胞进行分子成像

• 发表时间: 2022
• 作者: 三國貴康

Imaging synaptic activity and molecular dynamics in single neurons in vivo

体内单个神经元的突触活动和分子动力学成像

• 发表时间: 2022
• 作者: Takayasu Mikuni

生体脳内１細胞でのシナプス活動と内在性タンパク質の時空間的動態のイメージング

活体大脑单个细胞内源性蛋白质突触活动和时空动态的成像

• 发表时间: 2022
• 作者: 三國貴康

General Design Strategy to Precisely Control the Emission of Fluorophores via a Twisted Intramolecular Charge Transfer (TICT) Process

通过扭曲分子内电荷转移 (TICT) 过程精确控制荧光团发射的总体设计策略

• DOI: 10.1021/jacs.2c06397
• 发表时间: 2022
• 影响因子: 15
• 作者: Hanaoka Kenjiro;Iwaki Shimpei;Yagi Kiyoshi;Myochin Takuya;Ikeno Takayuki;Ohno Hisashi;Sasaki Eita;Komatsu Toru;Ueno Tasuku;Uchigashima Motokazu;Mikuni Takayasu;Tainaka Kazuki;Tahara Shinya;Takeuchi Satoshi;Tahara Tahei;Uchiyama Masanobu;Nagano Tetsuo;Uran
• 通讯作者: Uran