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病態脳科学分野

チャネル病態生理部門 <Laboratory of Ion Channel Pathophysiology>

部門長:御園生 裕明 <Hiroaki Misono,Ph.D.>
脳の基本素子である神経細胞は、枝のようなたくさんの”突起”を持っています(右下図)。核のある細胞体から、たくさん飛び出ている樹状突起(図の赤)は、他の細胞などから情報を受け取る入力部になっており、この入力情報を元に、1本だけある軸索(図の緑)で出力信号としての活動電位が作られます。特に軸索は、神経細胞の唯一の出力部位であり、その構造や機能が様々な疾患で”おかしくなる”ことがわかっています。私たちは、神経軸索の構造がどのように保たれているのか、出力機能はどのように維持されているのか、また、その異常が神経疾患とどのように関係しているのかについて研究を行っています。
 (1)神経軸索の構造を支える”タウ”とアルツハイマー病の病理メカニズム。タウはアルツハイマー病の原因因子の1つです。面白いことに、正常な神経細胞では、タウは軸索にのみ存在します。神経細胞はどうにかして、タウが樹状突起に漏れ出ないようにして、軸索だけに閉じ込めているわけです。ところが、アルツハイマー病の神経細胞では、タウは細胞体と樹状突起で神経原線維変化と呼ばれる異常な凝集体を形成します。この凝集体の形成が神経細胞の死を招き、認知症に至ると考えられています。私たちは、正常な細胞でタウがどうやって軸索だけに閉じ込められているのか、また、軸索だけにあったタウがどのように細胞体と樹状突起に蓄積するようになるのか、そのメカニズムを解明することを目指しています。
 (2)活動電位を制御するメカニズム。神経細胞は、情報を活動電位の頻度とタイミングとして符号化し処理を行っています。そして活動電位は、軸索に配置されている数十種類のイオンチャネルの働きによって形成されています。私たちは、それぞれのイオンチャネルがどうやって軸索に運ばれていくのか、またどのように活動電位を制御するのかを理解したいと考えています。そして、イオンチャネルの異常がてんかんや運動失調などの疾患を引き起こすことが知られています。このような疾患で、軸索のイオンチャネルと機能にどのような異常が起こっているのかを明らかにし、治療法の開発に役立てたいと考えています。
研究室代表者名:御園生 裕明 Hiroaki Misono,Ph.D.
画像

研究テーマ

  1. アルツハイマー病における軸索タンパク質タウの異常と病理メカニズム
  2. 軸索イオンチャネルの機能と疾患との関連

主要論文

  1. Hirono, M.*, Watanabe, S., Karube, F., Fujiyama, F., Kawahara, S., Nagao, S., Yanagawa, Y., and Misonou, H. (2018) Perineuronal nets in the deep cerebellar nuclei regulate GABAergic transmission and delay eyeblink conditioning. Journal of Neuroscience, in press.
  2. Jensen, C.S., Watanabe, S., Stas, J.I., Klaphaak, J., Yamane, A., Schmitt, N., Olesen, S.P.O., Trimmer, J.S., Rasmussen, H.B., and Misonou, H.* (2017) Trafficking of Kv2.1 Channels to the Axon Initial Segment by a Novel Non-Conventional Secretory Pathway. Journal of Neuroscience 37, 11523-11536.
  3. Hirono M., Ogawa Y., Misono K., Zollinger D.R., Trimmer J.S., Rasband M.N., and Misonou H.* (2015) BK channels localize to the paranodal junction and regulate action potentials in myelinated axons of cerebellar Purkinje cells. Journal of Neuroscience 35, 7082-7094.
  4. Jensen C.S., Watanabe S., Rasmussen, H.B., Schmitt, N., Olesen, S.P., Frost, N.A., Blanpied, T.A., and Misonou H.* (2014) Specific Sorting and Post-Golgi trafficking of Dendritic Potassium Channels in Living Neurons. Journal of Biological Chemistry 289, 10566-10581.
  5. Hermanstyne T.O., Subedi K., Li W.W., Hoffman G.E., Meredith A.L., Mong J.A., and Misonou H.* (2013) Kv2.2: A novel molecular target to study the role of basal forebrain GABAergic neurons in the sleep-wake cycle. Sleep 36, 1839-1848.
  6. Kihira, Y., Hermanstyne, T.O., and Misonou H.* (2010) Formation of heteromeric Kv2 channels in mammalian brain neurons. Journal of Biological Chemistry 285, 15048-15055.
  7. Misonou H.*, Thompson, S.M., and Cai, X. (2008) Dynamic regulation of the Kv2.1 voltage-gated potassium channel during brain ischemia through neuroglial interaction. Journal of Neuroscience 28, 8529-8538.
  8. Misonou H., Menegola, M., Mohapatra, D.P., Guy, L.K., Park, K.S., and Trimmer, J.S.*(2006) Biodirectional activity-dependent regulation of neuronal potassium channel phosphorylation. Journal of Neuroscience 26, 13505-13514.
  9. Misonou H.*, Menegola, M., Mohapatra, D.P., and Trimmer, J.S. (2005) Calcium- and metabolic state-dependent modulation of the voltage-dependent Kv2.1 channel regulates neuronal excitability in response to ischemia. Journal of Neuroscience 25, 11184-11193.
  10. Misonou H.*, Mohapatra, D.P., Park, E.W., Leung, V., Zhen, D., Misonou, K., Anderson, A.E., and Trimmer, J.S. (2004) Regulation of ion channel localization and phosphorylation by neuronal activity. Nature Neuroscience 7, 711-718.

メンバー

御園生 裕明(教授):Hiroaki Misono, Ph.D. (Principal investigator, Professor)
廣野 守俊(特定任用研究員・准教授):Moritoshi Hirono, Ph.D. (Research associate professor)
渡辺 祥司(特定任用研究員・助教):Shoji Watanabe, Ph.D. (Research assistant professor)

リンク

Misono Lab(オリジナルサイト)

研究室の連絡先

〒610-0394 京都府京田辺市多々羅都谷1-3
同志社大学 京田辺キャンパス 訪知館3階
TEL:0774-65-7886
E-mail:hmisono@mail.doshisha.ac.jp
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