2026/08/21 更新

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タカノ テツヤ
髙野 哲也
TAKANO TETSUYA
所属
高等研究院 准教授
職名
准教授
外部リンク

研究分野

  • ライフサイエンス / 神経科学一般

  • ライフサイエンス / 細胞生物学

経歴

  • 国立研究開発法人科学技術振興機構  「生命力の二面性」領域 さきがけ研究者 

    2024年10月 - 現在

  • 九州大学高等研究院 ・生体防御医学研究所  准教授 

    2024年4月 - 現在

  • 国立研究開発法人科学技術振興機構  「多細胞」領域 さきがけ研究者 

    2021年10月 - 2025年3月

  • 慶應義塾大学 医学部生理 助教 

    2020年7月 - 2024年3月

  • Duke University Medical School Department of Cell Biology (Scott Soderling lab) 上級研究員 

    2017年4月 - 2020年6月

  • 名古屋大学 神経情報薬理学講座 (貝淵研) 日本学術振興会 特別研究員PD 

    2015年4月 - 2017年3月

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研究テーマ・研究キーワード

  • 研究テーマ: 膜輸送

    研究キーワード: 膜輸送

    研究期間: 2026年

  • 研究テーマ: アストロサイト

    研究キーワード: アストロサイト

    研究期間: 2026年

  • 研究テーマ: グリア細胞

    研究キーワード: グリア細胞

    研究期間: 2026年

  • 研究テーマ: シグナル伝達

    研究キーワード: シグナル伝達

    研究期間: 2026年

  • 研究テーマ: タンパク質リン酸化

    研究キーワード: タンパク質リン酸化

    研究期間: 2026年

  • 研究テーマ: リン酸化プロテオミクス

    研究キーワード: リン酸化プロテオミクス

    研究期間: 2026年

  • 研究テーマ: 包括脳ネットワーク

    研究キーワード: 包括脳ネットワーク

    研究期間: 2026年

  • 研究テーマ: 神経極性

    研究キーワード: 神経極性

    研究期間: 2026年

  • 研究テーマ: 神経発生

    研究キーワード: 神経発生

    研究期間: 2026年

  • 研究テーマ: 神経細胞

    研究キーワード: 神経細胞

    研究期間: 2026年

  • 研究テーマ: BioID

    研究キーワード: BioID

    研究期間: 2026年

受賞

  • 慶應義塾大学医学部三四会奨励賞

    2022年6月  

    髙野哲也

  • 文部科学大臣表彰 若手科学者賞

    2022年4月  

    髙野哲也

  • 日本神経科学学会 奨励賞

    2021年7月  

    髙野哲也

  • 鍋島トラベルアワード

    2018年9月   日本神経化学学会  

    髙野哲也

  • 日本神経化学学会 奨励賞

    2018年9月  

    髙野哲也

  • 優秀発表賞

    2018年4月   Glia Camp 2018, Duke institute for Brain Sciences, Neuroimmunology and Glia Research Group  

    髙野哲也

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論文

  • Chemico-genetic discovery of astrocytic control of inhibition in vivo 査読

    Tetsuya Takano John T. Wallace Katherine T. Baldwin Alicia Purkey Akiyoshi Uezu Jamie L. Courtland Erik J. Soderblom Tomomi Shimogori Patricia F. Maness Cagla Eroglu Scott H. Soderling

    Nature   588 ( 7837 )   296 - 302   2020年11月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者  

    DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2926-0

  • Circuit-specific proteome remodelling controls remote-memory recall

    Sayaka Nagamoto, Yuki Ito, Akari Fukuda, Junpei Matsubayashi, Shota Morikawa, Kohei Onishi, Mizuki Funakoshi, Scott Soderling, Haruki Takeuchi, Yuji Ikegaya, Tomomi Shimogori, Hidetaka Kosako, Tetsuya Takano

    Research Square   2026年3月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:英語  

    DOI: 10.21203/rs.3.rs-8597698/v1

  • Spatial proteomics reveals prefrontal circuit diversity in socioemotional behaviour

    Yuki Ito, Sayaka Nagamoto, Sawako Uchiyama, Kohei Onishi, Junpei Matsubayashi, Akari Fukuda, Mizuki Funakoshi, Satoko Hattori, Kosei Takeuchi, Mikiko Kudo, Takahiro Masuda, Yuichi Hiraoka, Yuta Kohro, Tomomi Shimogori, Makoto Tsuda, Hidetaka Kosako, Tetsuya Takano

    bioRxiv : the preprint server for biology   2026年2月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:英語  

    DOI: 10.64898/2026.02.08.704617

  • Astrocyte-Mediated Plasticity: Multi-Scale Mechanisms Linking Synaptic Dynamics to Learning and Memory 査読

    Yamamoto, M; Takano, T

    CELLS   14 ( 24 )   2025年12月   eISSN:2073-4409

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    記述言語:英語   出版者・発行元:Cells  

    Astrocytes play a pivotal role in shaping synaptic function and in learning, memory, and emotion. Recent studies show that perisynaptic astrocytic processes form structured interactions with pre- and postsynaptic elements, which extends synaptic diversity beyond neuron–neuron connections. Accumulating evidence indicates that astrocytic Ca<sup>2+</sup> signaling, gliotransmission, and local translation modulate synaptic efficacy and contribute to the formation and stabilization of memory traces. It is therefore essential to define how astrocytic microdomains, multisynaptic leaflet domains, and network-level ensembles cooperate to regulate circuit computation across space and time. Advances in super-resolution and volumetric in vivo imaging and spatial transcriptomics now enable detailed, cell-type- and compartment-specific analysis of astrocyte–synapse interactions in vivo. In this review, we highlight these approaches and synthesize classical and emerging mechanisms by which astrocytes read neuronal activity, write to synapses, and coordinate network states. We also discuss theoretical frameworks such as neuron–astrocyte associative memory models that formalize astrocytic calcium states as distributed substrates for storage and control. This integrated view provides new insight into the multicellular logic of memory and suggests paths toward understanding and treating neurological and psychiatric disorders.

    DOI: 10.3390/cells14241936

    Web of Science

    Scopus

    PubMed

  • Proximity labeling uncovers the synaptic proteome under physiological and pathological conditions 査読

    Matsubayashi, J; Takano, T

    FRONTIERS IN CELLULAR NEUROSCIENCE   19   1638627   2025年7月   ISSN:16625102 eISSN:1662-5102

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    記述言語:英語   出版者・発行元:Frontiers in Cellular Neuroscience  

    Synapses are fundamental units of neurotransmission and play a central role in the formation and function of neural circuits. These dynamic structures exhibit morphological and functional plasticity in response to experience and activity, supporting higher brain functions such as learning, memory, and emotion. Their molecular composition includes diverse membrane-associated and cytoskeletal proteins that mediate intercellular signaling, regulate synaptic plasticity, and maintain structural stability. Disruptions in these protein networks, often referred to as synaptopathies, are closely linked to psychiatric and neurological disorders. Such disruptions commonly manifest as region-specific changes in synapse number, morphology, or signaling efficacy. Although a large number of synaptic proteins have been identified through conventional proteomic approaches, our understanding of synaptic specificity and plasticity remains limited. This is primarily due to insufficient spatial resolution, lack of cell-type specificity, and challenges in applying these methods to intact neural circuits in vivo. Recent advances in proximity labeling techniques such as BioID and APEX can spatial proteomics limiting cell compartments and cell-type. BioID also enables proteomic analysis within synaptic compartments under both physiological and pathological conditions in vivo. These technologies allow unbiased, high-resolution profiling of protein networks in specific synapse types, synaptic clefts, and glial-neuronal interfaces, thereby providing new insights into the molecular basis of synaptic diversity and function. In this short review, we summarize recent developments in synaptic proteomics enabled by proximity labeling. We also discuss how these approaches have advanced our understanding of synapse-specific molecular architecture and their potential to inform the mechanisms of synapse-related brain disorders, as well as the development of targeted diagnostic and therapeutic strategies.

    DOI: 10.3389/fncel.2025.1638627

    Web of Science

    Scopus

    PubMed

  • D-linked LRRK2 G2019S mutation impairs astrocyte morphology and synapse maintenance via ERM hyperphosphorylation 査読

    eLife   2025年7月

  • Editorial: Spatio-temporal molecular mechanisms regulating synapse function and neural circuit dynamics

    Hosokawa, T; Kubota, Y; Takano, T

    FRONTIERS IN MOLECULAR NEUROSCIENCE   18   1564028   2025年2月   ISSN:1662-5099

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    記述言語:英語   出版者・発行元:Frontiers in Molecular Neuroscience  

    DOI: 10.3389/fnmol.2025.1564028

    Web of Science

    Scopus

    PubMed

  • 近位依存性ビオチン標識(BioID)法を応用した脳内のシナプスプロテオーム

    松林 潤平, 髙野 哲也

    日本生物学的精神医学会誌   36 ( 2 )   80 - 85   2025年   ISSN:21866619 eISSN:21866465

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本生物学的精神医学会  

    脳内のシナプスは情報伝達の基盤であり,多様な高次脳機能の制御に不可欠な役割を担っている。複雑な脳機能の理解や精神・神経疾患の病態解明には,異なる脳領域に特異的なシナプスの構成タンパク質成分や分子メカニズムを同定することが重要である。しかし,従来の生化学的な解析手法では,生体脳から特定のシナプスを選択的に分離し,その詳細な分子情報を得ることは困難であった。このような背景のなか,近年,近位依存性ビオチン標識(BioID)法を応用した生体内BioID法が開発され,脳内の特定シナプスや細胞接着部位のプロテオームを高い空間解像度で網羅的に解析することが可能となっている。本稿では,進展を続けるBioID法による脳内のシナプスプロテオーム研究の最新成果を概説し,筆者らが新たに開発した生体内BioID技術を用いたアストロサイト‐神経細胞シナプス間の新規分子メカニズムの解明についても紹介する。

    DOI: 10.11249/jsbpjjpp.36.2_80

    CiNii Research

  • Astrocytic LRRK2 Controls Synaptic Connectivity via Regulation of ERM Phosphorylation.

    Wang S, Baumert R, Séjourné G, Bindu DS, Dimond K, Sakers K, Vazquez L, Moore J, Tan CX, Takano T, Rodriguez MP, Soderling SH, La Spada AR, Eroglu C

    bioRxiv : the preprint server for biology   2024年8月

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    記述言語:英語  

    DOI: 10.1101/2023.04.09.536178

    PubMed

  • Recording calcium concentrations 査読

    Ito, Y; Takano, T

    NATURE CHEMICAL BIOLOGY   20 ( 7 )   805 - 806   2024年7月   ISSN:1552-4450 eISSN:1552-4469

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    担当区分:責任著者   記述言語:英語   出版者・発行元:Nature Chemical Biology  

    Identifying the protein component of calcium signaling in specific subcellular regions presents considerable challenges. Researchers have now successfully integrated calcium indicators with proximity labeling, enabling the targeting of microdomain-specific calcium signaling.

    DOI: 10.1038/s41589-024-01656-8

    Web of Science

    Scopus

    PubMed

  • Synaptic proteomics decode novel molecular landscape in the brain 査読 国際誌

    Ito, Y; Nagamoto, S; Takano, T

    FRONTIERS IN MOLECULAR NEUROSCIENCE   17   1361956 - 1361956   2024年4月   ISSN:1662-5099

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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)   出版者・発行元:Frontiers in Molecular Neuroscience  

    Synapses play a pivotal role in forming neural circuits, with critical implications for brain functions such as learning, memory, and emotions. Several advances in synaptic research have demonstrated the diversity of synaptic structure and function, which can form thousands of connections depending on the neuronal cell types. Moreover, synapses not only interconnect neurons but also establish connections with glial cells such as astrocytes, which play a key role in the architecture and function of neuronal circuits in the brain. Emerging evidence suggests that dysfunction of synaptic proteins contributes to a variety of neurological and psychiatric disorders. Therefore, it is crucial to determine the molecular networks within synapses in various neuronal cell types to gain a deeper understanding of how the nervous system regulates brain function. Recent advances in synaptic proteome approaches, such as fluorescence-activated synaptosome sorting (FASS) and proximity labeling, have allowed for a detailed and spatial analysis of many cell-type-specific synaptic molecules in vivo. In this brief review, we highlight these novel spatial proteomic approaches and discuss the regulation of synaptic formation and function in the brain. This knowledge of molecular networks provides new insight into the understanding of many neurological and psychiatric disorders.

    DOI: 10.3389/fnmol.2024.1361956

    Web of Science

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    PubMed

  • Comprehensive identification of molecules at synapses and non-synaptic cell-adhesion structure

    Tetsuya Takano

    Impact   3   46 - 38   2023年9月

  • Glial regulation of circuit dynamics and animal behavior

    Jun Nagai, Tetsuya Takano

    Neuroscience Research   187   1 - 2   2023年2月

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    担当区分:最終著者, 責任著者  

    DOI: https://doi.org/10.1016/j.neures.2023.01.005

  • Glial regulation of circuit dynamics and animal behavior

    Jun Nagai, Tetsuya Takano

    Neuroscience Research   187   1 - 2   2023年2月   ISSN:0168-0102

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    担当区分:最終著者, 責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Elsevier BV  

    DOI: 10.1016/j.neures.2023.01.005

  • Rho-Rho-kinase regulates Ras-ERK signaling through SynGAP1 for dendritic spine morphology 査読

    Mengya Wu , Yasuhiro Funahashi , Tetsuya Takano , Daisuke Tsuboi , Rijwan Uddin Ahammad , Emran Hossen , Mutsuki Amano , Kiyofumi Yamada , Kozo Kaibuchi

    Neurochemical Research   47 ( 9 )   2757 - 2772   2022年9月

  • Rho-Rho-kinase regulates Ras-ERK signaling through SynGAP1 for dendritic spine morphology 査読

    Mengya Wu, Yasuhiro Funahashi, Tetsuya Takano, Daisuke Tsuboi, Rijwan Uddin Ahammad, Emran Hossen, Mutsuki Amano, Kiyofumi Yamada, Kozo Kaibuchi

    Neurochemical Research   2022年5月   ISSN:0364-3190 eISSN:1573-6903

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

    DOI: 10.1007/s11064-022-03623-y

    その他リンク: https://link.springer.com/article/10.1007/s11064-022-03623-y/fulltext.html

  • Cdk5-mediated JIP1 phosphorylation regulates axonal outgrowth through Notch1 inhibition 査読

    Doo Soon Im Alvin Joselin Devon Svoboda Tetsuya Takano Maxime W. C. Rousseaux Steve Callaghan Ruth S. Slack Shin-ichi Hisanaga Roger J. Davis David S. Park Dianbo Qu

    BMC Biology   17 ( 20 )   115   2022年5月

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  • Lemur tail kinase 1 (LMTK1) regulates the endosomal localization of β-secretase BACE1. 査読 国際誌

    Keisuke Komaki, Tetsuya Takano (equal contribution), Yutaka Sato Akiko Asada Shikito Ikeda Kaoru Yamada Ran Wei Anni Huo Aoi Fukuchi Taro Saito Kanae Ando Shigeo Murayama Wataru Araki Fuyuki Kametani Masato Hasegawa Takeshi Iwatsubo Mineko Tomomura Mitsunori Fukuda Shin-Ichi Hisanaga

    Journal of biochemistry   170 ( 6 )   729 - 738   2021年9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)  

    Lemur tail kinase 1 (LMTK1), previously called apoptosis-associated tyrosine kinase (AATYK), is an endosomal Ser/Thr kinase. We recently reported that LMTK1 regulates axon outgrowth, dendrite arborization and spine formation via Rab11-mediated vesicle transport. Rab11, a small GTPase regulating recycling endosome trafficking, is shown to be associated with late-onset Alzheimer's disease (LOAD). In fact, genome-wide association studies identified many proteins regulating vesicle transport as risk factors for LOAD. Furthermore, LMTK1 has been reported to be a risk factor for frontotemporal dementia. Then, we hypothesized that LMTK1 contributes to AD development through vesicle transport and examined the effect of LMTK1 on the cellular localization of AD-related proteins, amyloid precursor protein (APP) and β-site APP cleaving enzyme 1 (BACE1). The β-cleavage of APP by BACE1 is the initial and rate-limiting step in Aβ generation. We found that LMTK1 accumulated BACE1, but not APP, to the perinuclear endosomal compartment, whereas the kinase-negative (kn) mutant of LMTK1A did not. The β-C-terminal fragment was prone to increase under overexpression of LMTK1A kn. Moreover, the expression level of LMTK1A was reduced in AD brains. These results suggest the possibility that LMTK1 is involved in AD development through the regulation of the proper endosomal localization of BACE1.

    DOI: 10.1093/jb/mvab094

    PubMed

  • Tripartite synaptomics: Cell-surface proximity labeling in vivo. 招待 査読 国際誌

    Tetsuya Takano, Scott H Soderling

    Neuroscience research   14 - 21   2021年5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)  

    The astrocyte is a central glial cell and plays a critical role in the architecture and activity of neuronal circuits and brain functions through forming a tripartite synapse with neurons. Emerging evidence suggests that dysfunction of tripartite synaptic connections contributes to a variety of psychiatric and neurodevelopmental disorders. Furthermore, recent advancements with transcriptome profiling, cell biological and physiological approaches have provided new insights into the molecular mechanisms into how astrocytes control synaptogenesis in the brain. In addition to these findings, we have recently developed in vivo cell-surface proximity-dependent biotinylation (BioID) approaches, TurboID-surface and Split-TurboID, to comprehensively understand the molecular composition between astrocytes and neuronal synapses. These proteomic approaches have discovered a novel molecular framework for understanding the tripartite synaptic cleft that arbitrates neuronal circuit formation and function. Here, this short review highlights novel in vivo cell-surface BioID approaches and recent advances in this rapidly evolving field, emphasizing how astrocytes regulate excitatory and inhibitory synapse formation in vitro and in vivo.

    DOI: 10.1016/j.neures.2021.05.002

    PubMed

  • Chemico-genetic discovery of astrocytic control of inhibition in vivo 査読

    Tetsuya Takano, John T. Wallace, Katherine T. Baldwin, Alicia Purkey, Akiyoshi Uezu, Jamie L. Courtland, Erik J. Soderblom, Tomomi Shimogori, Patricia F. Maness, Cagla Eroglu, Scott H. Soderling

    Nature   588 ( 7837 )   296 - 302   2020年11月

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

    DOI: 10.1038/s41586-020-2926-0

  • ARHGAP10, which encodes Rho GTPase-activating protein 10, is a novel gene for schizophrenia risk. 査読 国際誌

    Mariko Sekiguchi, Akira Sobue, Itaru Kushima, Chenyao Wang, Yuko Arioka, Hidekazu Kato, Akiko Kodama, Hisako Kubo, Norimichi Ito, Masahito Sawahata, Kazuhiro Hada, Ryosuke Ikeda, Mio Shinno, Chikara Mizukoshi, Keita Tsujimura, Akira Yoshimi, Kanako Ishizuka, Yuto Takasaki, Hiroki Kimura, Jingrui Xing, Yanjie Yu, Maeri Yamamoto, Takashi Okada, Emiko Shishido, Toshiya Inada, Masahiro Nakatochi, Tetsuya Takano, Keisuke Kuroda, Mutsuki Amano, Branko Aleksic, Takashi Yamomoto, Tetsushi Sakuma, Tomomi Aida, Kohichi Tanaka, Ryota Hashimoto, Makoto Arai, Masashi Ikeda, Nakao Iwata, Teppei Shimamura, Taku Nagai, Toshitaka Nabeshima, Kozo Kaibuchi, Kiyofumi Yamada, Daisuke Mori, Norio Ozaki

    Translational psychiatry   10 ( 1 )   247 - 247   2020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)  

    Schizophrenia (SCZ) is known to be a heritable disorder; however, its multifactorial nature has significantly hampered attempts to establish its pathogenesis. Therefore, in this study, we performed genome-wide copy-number variation (CNV) analysis of 2940 patients with SCZ and 2402 control subjects and identified a statistically significant association between SCZ and exonic CNVs in the ARHGAP10 gene. ARHGAP10 encodes a member of the RhoGAP superfamily of proteins that is involved in small GTPase signaling. This signaling pathway is one of the SCZ-associated pathways and may contribute to neural development and function. However, the ARHGAP10 gene is often confused with ARHGAP21, thus, the significance of ARHGAP10 in the molecular pathology of SCZ, including the expression profile of the ARHGAP10 protein, remains poorly understood. To address this issue, we focused on one patient identified to have both an exonic deletion and a missense variant (p.S490P) in ARHGAP10. The missense variant was found to be located in the RhoGAP domain and was determined to be relevant to the association between ARHGAP10 and the active form of RhoA. We evaluated ARHGAP10 protein expression in the brains of reporter mice and generated a mouse model to mimic the patient case. The model exhibited abnormal emotional behaviors, along with reduced spine density in the medial prefrontal cortex (mPFC). In addition, primary cultured neurons prepared from the mouse model brain exhibited immature neurites in vitro. Furthermore, we established induced pluripotent stem cells (iPSCs) from this patient, and differentiated them into tyrosine hydroxylase (TH)-positive neurons in order to analyze their morphological phenotypes. TH-positive neurons differentiated from the patient-derived iPSCs exhibited severe defects in both neurite length and branch number; these defects were restored by the addition of the Rho-kinase inhibitor, Y-27632. Collectively, our findings suggest that rare ARHGAP10 variants may be genetically and biologically associated with SCZ and indicate that Rho signaling represents a promising drug discovery target for SCZ treatment.

    DOI: 10.1038/s41398-020-00917-z

    PubMed

  • Phosphorylation of Npas4 by MAPK Regulates Reward-Related Gene Expression and Behaviors. 査読 国際誌

    Yasuhiro Funahashi, Anthony Ariza, Ryosuke Emi, Yifan Xu, Wei Shan, Ko Suzuki, Sachi Kozawa, Rijwan Uddin Ahammad, Mengya Wu, Tetsuya Takano, Yoshimitsu Yura, Keisuke Kuroda, Taku Nagai, Mutsuki Amano, Kiyofumi Yamada, Kozo Kaibuchi

    Cell reports   29 ( 10 )   3235 - 3252   2019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)  

    Dopamine (DA) activates mitogen-activated protein kinase (MAPK) via protein kinase A (PKA)/Rap1 in medium spiny neurons (MSNs) expressing the dopamine D1 receptor (D1R) in the nucleus accumbens (NAc), thereby regulating reward-related behavior. However, how MAPK regulates reward-related learning and memory through gene expression is poorly understood. Here, to identify the relevant transcriptional factors, we perform proteomic analysis using affinity beads coated with cyclic AMP response element binding protein (CREB)-binding protein (CBP), a transcriptional coactivator involved in reward-related behavior. We identify more than 400 CBP-interacting proteins, including Neuronal Per Arnt Sim domain protein 4 (Npas4). We find that MAPK phosphorylates Npas4 downstream of PKA, increasing the Npas4-CBP interaction and the transcriptional activity of Npas4 at the brain-derived neurotrophic factor (BDNF) promoter. The deletion of Npas4 in D1R-expressing MSNs impairs cocaine-induced place preference, which is rescued by Npas4-wild-type (WT), but not by a phospho-deficient Npas4 mutant. These observations suggest that MAPK phosphorylates Npas4 in D1R-MSNs and increases transcriptional activity to enhance reward-related learning and memory.

    DOI: 10.1016/j.celrep.2019.10.116

    PubMed

  • The LMTK1-TBC1D9B-Rab11A cascade regulates dendritic spine formation via endosome trafficking. 査読 国際誌

    Hironori Nishino, Taro Saito, Ran Wei, Tetsuya Takano, Koji Tsutsumi, Makoto Taniguchi, Kanae Ando, Mineko Tomomura, Mitsunori Fukuda, Shin-ichi Hisanaga

    The Journal of Neuroscience   39 ( 48 )   9491 - 9502   2019年10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 are postsynaptic protrusions at excitatory synapses that are critical for proper neuronal synaptic transmission. While lipid and protein membrane components are necessary for spine formation, it is largely unknown how they are recruited to developing spines. Endosomal trafficking is one mechanism that may influence this development. We recently reported that Lemur kinase 1A (LMTK1A), a membrane-bound Ser/Thr kinase, regulates trafficking of endosomes in neurons. LMTK1 has been shown to be a p35 Cdk5 activator-binding protein and a substrate for Cdk5-p35; however, its neuronal function has not been sufficiently studied. Here, we investigate the role of LMTK1 in spine formation. Depletion of LMTK1 increases spine formation, maturation, and density in primary cultured neurons and in mouse brain of either sex. Additionally, expression of kinase-negative LMTK1 stimulates spine formation in primary neurons and in vivo LMTK1 controls spine formation through Rab11, a regulator of recycling endosome trafficking. We identify TBC1D9B, a Rab11A GTPase-activating protein (Rab11A GAP), as a LMTK1 binding protein, and find that TBC1D9B mediates LMTK1 activity on Rab11A. TBC1D9B inactivates Rab11A under the control of LMTK1A. Further, by analyzing the effect of decreased TBC1D9B expression in primary neurons, we demonstrate that TBC1D9B indeed regulates spine formation. This is the first demonstration of the biological function of TBC1D9B. Together, with the regulation of LMTK1 by Cdk5-p35, we propose the Cdk5-LMTK1-TBC1D9B-Rab11A cascade as a novel signaling mechanism regulating endosomal transport for synapse formation and function.SIGNIFICANCE STATEMENT Dendritic spines are postsynaptic specializations essential for synaptic transmission. However, it is not known how critical membrane components are recruited to spines for their formation. Endosomal trafficking is one such mechanism that may mediate this process. Here we investigate regulators of endosomal trafficking and their contribution to spine formation. We identify two novel factors, LMTK1 and TBC1D9B, which regulate spine formation upstream of Rab11A, a small GTPase. LMTK1 is a membrane bound Ser/Thr kinase regulated by Cdk5-p35, and TBC1D9B is a recently identified Rab11 GAP. LMTK1 controls the GAP activity of TBC1D9B on Rab11A, and TBC1D9B mediates the LMTK1 activity on Rab11A. We propose the Cdk5-LMTK1-TBC1D9B-Rab11A cascade as a novel mechanism controlling spine formation and function.

    DOI: 10.1523/JNEUROSCI.3209-18.2019

    PubMed

  • Neuronal Polarity: Positive and Negative Feedback Signals. 査読

    Tetsuya Takano, Yasuhiro Funahashi, Kozo Kaibuchi

    frontiers in Cell and Developmental Biology   7 ( 69 )   2019年4月

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    担当区分:筆頭著者  

    DOI: 10.3389/fcell.2019.00069

  • Discovery of long-range inhibitory signaling to ensure single axon formation 査読

    Tetsuya Takano, Mengya Wu, Shinichi Nakamuta, Honda Naoki, Naruki Ishizawa, Takashi Namba, Takashi Watanabe, Chundi Xu, Tomonari Hamaguchi, Yoshimitsu Yura, Mutsuki Amano, Klaus M. Hahn, Kozo Kaibuchi

    NATURE COMMUNICATIONS   8 ( 1 )   33   2017年6月   ISSN:2041-1723

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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/s41467-017-00044-2

    Web of Science

    PubMed

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書籍等出版物

  • 実験医学別冊 リアルな相互作用を捉える近接依存性標識プロトコール

    高野 哲也

    羊土社  2024年 

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    総ページ数:4  

    CiNii Research

  • 実験医学別冊 リアルな相互作用を捉える近接依存性標識プロトコール

    高野 哲也

    羊土社  2024年 

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    総ページ数:4  

    CiNii Research

講演・口頭発表等

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MISC

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所属学協会

  • Society for Neuroscience

  • 日本分子生物学会

  • 日本化学会

  • 日本神経科学学会

  • 日本細胞生物学会

  • ASCB

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委員歴

  • 日本神経化学学会、若手育成委員会  

    2023年 - 現在   

  • 日本神経化学学会、ダイバーシティー推進委員会  

    2023年 - 現在   

  • 日本神経化学学会、国際対応委員会  

    2023年 - 現在   

  • Frontiers in Synaptic Neuroscience, Guest Editor  

    2023年 - 2025年   

  • Frontier in Molecular Neuroscience, Guest Editor  

    2023年 - 2025年   

  • Frontiers in Neural Circuits, Guest Editor  

    2023年 - 2025年   

  • Neuroscience Research   Guest editor-Glia topics-  

    2022年 - 2023年   

  • 日本神経化学会   評議員  

    2019年 - 現在   

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    団体区分:学協会

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共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 張力依存的空間プロテオーム技術の開発とアストロサイト―シナプス間力学的機構の解明

    研究課題/領域番号:26K23290  2026年6月 - 2029年3月

    科学研究費助成事業  挑戦的研究(萌芽)

    高野 哲也

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    資金種別:科研費

    CiNii Research

  • ストレス応答で再編成される回路分子ネットワークの因果解明と選択的再配線技術の確立

    研究課題/領域番号:26K02128  2026年4月 - 2030年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    高野 哲也, 平岡 優一, 戸田 聡

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    資金種別:科研費

    ストレスは、うつ病、不安症、PTSDなど多様な精神疾患の発症・増悪に深く関与する重要な要因である。しかし、その病態基盤となる神経回路レベルの分子変化については、回路特異性と時間特異性を統合して捉えることが難しく、十分には解明されていない。そこで本研究では、ストレス応答に関与する神経回路における分子ネットワークの変容を時空間的に明らかにし、ストレス関連精神疾患の病態基盤の理解を深めることを目的とする。

    CiNii Research

  • 多様な記憶におけるアストロサイトエングラムの分子・機能的特性

    研究課題/領域番号:24K02128  2024年4月 - 2028年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    長井 淳, 高野 哲也

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    資金種別:科研費

    脳機能のしくみを理解するためには、いつ・どこで・どのような細胞に変化が起きているかの実態を多領域で把握することが重要である。神経細胞の活動電位はミリ秒単位の短い時間で伝播される一方で、アストロサイトが数時間から数日の単位の脳機能変化に関わること示されてきた。本研究では、全脳に散在する機能的ヘテロなアストロサイト亜集団が、特定の学習において、いつ・どこで・どのように脳機能を制御するかを明らかにする。

    CiNii Research

  • 時空間的プロテオーム技術による適応神経回路の分子機序の網羅的解析

    研究課題/領域番号:24H01250  2024年4月 - 2026年3月

    科学研究費助成事業  学術変革領域研究(A)

    高野 哲也

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    資金種別:科研費

    脳内には、約150兆個ものシナプスが存在し、多様な脳機能を担う神経回路を形成する。しかし、それぞれの神経回路がどのように形成され、変わりゆく脳機能を制御しているか依然として不明なままである。そこで、本研究課題では特定のタイムウィンドーで機能する個々の神経回路網を構成する分子成分を網羅的に探索する為の新たな時空間プロテオーム技術を開発する。さらに、個々の適応回路の形成機構と生理的意義の詳細な分子機序を明らかにすることによって、全く新しい観点からの脳の動作原理及び精神・神経疾患の病態の解明を進める。

    CiNii Research

  • シナプス活動変容からアプローチするアルツハイマー病発症機序の解明

    研究課題/領域番号:23K24216  2022年4月 - 2026年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    渡部 博貴, 堂前 直, 高野 哲也, 掛川 渉

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    資金種別:科研費

    アルツハイマー病(AD)では、神経細胞のシナプス脱落が早期の病変として報告されている。申請者は、家族性ADの原因遺伝子プレセニリン(PS)遺伝子の遺伝子改変モデルを精査することで、PSが神経の生理機能に重要な役割を果たしている事を見出してきた。本研究では、PSとの関連が強いプレシナプス機能における詳細な分子機構、およびPS変異でのシナプス機能障害の分子機序を明らかにする。この目的のため、近接依存性標識法を用いて、プレシナプスでPSと相互作用するタンパク質を網羅的に同定・解析する。さらに、見出したタンパク質がAD発症・進展に関与するかについて、申請者が作製した遺伝子改変モデルを利用して検証していく。

    CiNii Research

  • 化学遺伝学的技術による神経回路特異的シナプス・非シナプス制御分子の網羅的探索

    研究課題/領域番号:23K21346  2021年4月 - 2025年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    高野 哲也, 石田 綾, 掛川 渉

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    資金種別:科研費

    神経細胞はシナプスと非シナプスと呼ばれる2種類の細胞接着構造を形成することで、脳高次機能を担う様々な神経回路網を構築する。しかしながら、従来までの方法では特定のシナプス及び非シナプス性接着部位の構成分子を同定することが困難であった為、分子機序や生理的意義については依然として不明のままであった。本研究では、近位依存性ビオチン標識(Split-TurboID)法を用いて、シナプス及び非シナプス性接着構造を制御する構成分子群の網羅的探索を行い、神経回路網や非シナプス性接着構造の形成機構と生理的意義を解明することによって、全く新しい観点からの脳の動作原理及び精神・神経疾患の病態の解明を進める。

    CiNii Research

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