心生物学研究室

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脳神経工学講座

八木健　教授

キーワード：

ニューロン、神経ネットワーク、シナプス形成、心、遺伝子

脳で心が生まれる生物学的基盤を明らかにする

本研究室では、心をもたらす生物学的基盤を明らかにしたいと考えています。心の基盤となる脳神経系は、莫大な数の神経細胞が複雑な神経ネットワークをつくっています。この神経細胞は個々が個性的に、また、神経細胞集団として協調的に活動して情報処理を行っています。この様な神経活動の基盤は、個々の神経細胞のつくる神経ネットワークの性質によるものであり、また、このネットワークの性質は神経細胞膜上で発現する多様化した分子群の性質によりもたらされます。これまでに、私たちは個々の神経細胞に個性をもたらす多様化した膜分子群を明らかにしました。現在、この分子群の働きを解析することにより、脳神経系に複雑ネットワークがもたらされる仕組みを明らかにし、心をもたらす生物学的基盤を明らかにしたいと考えています。

クラスター型プロトカドヘリンファミリーは、脳において個々の神経細胞で異なった組み合わせ発現をしている接着分子群であり、複雑な神経回路と機能的な神経細胞集団の形成に関わっている。

メンバー

八木健　教授	yagi[at]fbs.osaka-u.ac.jp
菅生紀之特任准教授（常勤）	sugo[at]fbs.osaka-u.ac.jp
小林裕明　助教	hirokob[at]fbs.osaka-u.ac.jp
香取将太　助教	skatori.fbs[at]osaka-u.ac.jp
星野七海　助教	hoshino.fbs[at]osaka-u.ac.jp
足澤悦子　助教	tarusawa[at]fbs.osaka-u.ac.jp
金子涼輔　招聘准教授	rkaneko[at]fbs.osaka-u.ac.jp
樋口真弓　特任研究員	mhiguchi[at]fbs.osaka-u.ac.jp
西森綾子　事務補佐員（秘書）	a.nishimori[at]fbs.osaka-u.ac.jp
宮下知子　事務補佐員（秘書）	t.miyashita[at]fbs.osaka-u.ac.jp

研究者の詳細を大阪大学研究者総覧やResearch Mapで検索できます。

※メールアドレスの[at]は@に変換してください

Q＆A

現在注目しているテーマは何ですか？: クラスター型プロトカドヘリンのランダムな組み合わせ発現制御と神経ネットワーク形成メカニズムを明らかにすることに注目しています。

最新のブレイクスルー、研究成果について教えてください。

同一細胞系譜由来の神経細胞が高い双方性結合を行なっていることが明らかとなった。
クラスター型プロトカドヘリンの個々の神経細胞でのランダムな組み合わせ発現がエピジェネティック制御で決定されている。
クラスター型プロトカドヘリンが機能的な神経ネットワーク形成に重要なことが明らかとなった。
クラスター型プロトカドヘリンがヒト精神神経疾患と関わっていることが明らかとなった。

どのようなバックグラウンドを持つメンバーで研究をすすめていますか？: 分子生物学、発生工学、組織化学、電気生理学、行動学、精神医学のバックグラウンドを持つメンバーで研究を始めました。

国内外の研究機関との連携について教えてください。: マウントサイナイ医学部、生理学研究所、理化学研究所、東京大学、京都大学、神戸大学、名古屋大学、富山大学などと共同研究を行っています。

研究室から巣立った人たちはどのような道を歩まれていますか？: 大学、研究所、製薬会社などの研究職など

今後どんな展開が期待されますか？: 脳機能の基盤である神経細胞の集団的活動（セル・アセンブリ）をもたらす複雑な神経ネットワーク形成メカニズムを明らかにしてゆきます。

研究成果

論文、総説、著書

2020年

Asai H, Ohkawa N, Saitoh Y, Ghandour K, Murayama E, Nishizono H, Matsuo M, Hirayama T, Kaneko R, Muramatsu S, Yagi T, Inokuchi K

Pcdhb deficiency affects hippocampal CA1 ensemble activity and contextual fear discrimination

Mol. Brain 13(1):7 2020 （PMID：31959219 DOI：10.1186/s13041-020-0547-z）

2019年

Picketts DJ, Alvarez-Saavedra M, Yan K, Chaudary N, Hashem LE, Yang D, Repentigny YD, Ioshikhes I, Kothary R, Hirayama T, Yagi T

Snf2h drives chromatin remodeling to prime upper layer cortical neuron development

Front. Molec. Neurosci. 0.66875 2019 （PMID：31680852 DOI：10.3389/fnmol.2019.00243）

Gu Z, Ueno M, Klinefelter K, Mamidi M, Yagi T, Yoshida Y

Skilled movements require inhibition of corticospinal axon collateral formation in the spinal cord by semaphorin signaling in mice

J. Neurosci. 39(45):8885-8899 2019 （PMID：31537704 DOI：10.1523/JNEUROSCI.2832-18.2019）

Kozuka T, Omori Y, Watanabe S, Tarusawa E, Yamamoto H, Chaya T, Furuhashi M, Morita M, Sato T, Hirose S, Ohkawa Y, Yoshimura Y, Hikida T, Furukawa T

miR-124 dosage regulates prefrontal cortex function by dopaminergic modulation.

Sci Rep 9(1):3445 2019 （PMID：30837489 DOI：10.1038/s41598-019-38910-2）

Shao Z, Noh H, Kim WB, Ni P, Nguyen C, Cote SE, Noyes E, Zhao J, Parsons T, Park JM, Zheng K, Park JJ, Coyle JT, Weinberger DR, Straub RE, Berman KF, Apud J, Ongur D, Cohen BM, McPhie DL, Rapoport JL, Perlis RH, Lanz TA, Xi S, Yin C, Huang W, Hirayama T, Fukuda E, Yagi T, Ghosh S, Eggan KC, Kim HY, Eisenberg LM, Moghadam A, Stanton P, Cho J-H and Chung S

Dysregulated protocadherin-pathway activity as an intrinsic defect in iPSC-derived cortical interneurons from patients with schizophrenia.

Nat. Neurosci. 22(2):229-242 2019 （PMID：30664768 DOI：10.1038/s41593-018-0313-z）

2018年

Yamagishi T, Yoshitake K, Kamatani D,Watanabe K, Tsukano H, Hishida R, Takahashi K, Takahashi S, Horii A, Yagi T, Shibuki K

Molecular diversity of clustered protocadherin-a required for sensory integration and short-term memory in mice.

Sci Rep 8(1):9616 2018 （PMID：29941942 DOI：10.1038/s41598-018-28034-4）

2017年

Katori S, Noguchi Y, Okayama A, Kawamura Y, Leo W, Sakimura K, Hirabayashi T, Iwasato T, Yagi T

Protocadherin-αC2 is required for diffuse projections of serotonergic axons.

Sci Rep 7:15908 2017 （PMID：29162883 DOI：10.1038/s41598-017-16120-y）

Atucha E, Karew A, Kitsukawa T, Sauvage MM

Recognition memory: Cellular evidence of a massive contribution of the LEC to familiarity and a lack of involvement of the hippocampal subfields CA1and CA3

Hippocampus 27(10):1083-1092 2017 （PMID：28667695 DOI：10.1002/hipo.22754）

Onishi K, Uyeda A, Shida M, Hirayama T, Yagi T, Yamamoto N, Sugo N

Genome Stability by DNA polymerase β in Neural Progenitors Contributes to Neuronal Differentiation in Cortical Development.

J. Neurosci. 37(35):8444-8458 2017 （PMID：28765330 DOI：10.1523/JNEUROSCI.0665-17.2017）

Jiang Y, Loh YE, Rajarajan P, Hirayama T, Liao W, Kassim BS, Javidfar B, Hartley BJ, Kleofas L, Park RB, Labonte B, Ho SM, Chandrasekaran S, Do C, Ramirez BR, Peter CJ, C W JT, Safaie BM, Morishita H, Roussos P, Nestler EJ, Schaefer A, Tycko B, Brennand KJ, Yagi T, Shen L and Akbarian S

The methyltransferase SETDB1 regulates a large neuron- specific topological chromatin domain.

Nature Genet. 49(8):1239-1250 2017 （PMID：28671686 DOI：10.1038/ng.3906）

Nakamura F, Okada T, Shishikura M, Uetani N, Taniguchi M, Yagi T, Iwakura Y, Ohshima T, Goshima Y, Strittmatter S

Protein Tyrosine Phosphatase δ mediates the Sema3A-induced cortical basal dendritic arborization through the activation of Fyn tyrosine kinase.

J. Neurosci. 37(30):7125-7139 2017 （PMID：28637841 DOI：10.1523/JNEUROSCI.2519-16.2017）

Hirayama T, Yagi T

Regulation of clustered protocadherin genes in individual neurons.

Front. Molec. Neurosci. 69:122-130 2017 （PMID：28591566 DOI：10.1016/j.semcdb.2017.05.026）

Tatsumi R, Suzuki T, Do M-K Q, Ohya Y, Anderson JE, Shibata A, Kawaguchi M, Ohya S, Ohtsubo H, Mizunoya W, Sawano S, Komiya Y, Ichitsubo R, Ojima K, Nishimatsu S, Nohno T, Ohsawa Y, Sunada Y, Nakamura M, Furuse M, Ikeuchi Y, Nishimura T, Yagi T, Allen RE

Slow-Myofiber Commitment by Semaphorin 3A Secreted from Myogenic Stem Cells.

Stem Cells 35(7):1815-1834 2017 （PMID：28480592 DOI：10.1002/stem.2639）

Hasegawa S, Kobayashi H, Kumagai M, Nishimaru H, Tarusawa E, Kanda H, Sanbo M, Yoshimura Y, Hirabayashi M, Hirabayashi T, Yagi T

Clustered protocadherins are required for building functional neural circuits

Front. Molec. Neurosci. 0.495833333 2017 （PMID：28484370 DOI：10.3389/fnmol.2017.00114）

Nakamura T, Nagata M, Yagi T, Graybiel AM, Yamamori T, Kitsukawa T

Learning new sequential stepping patterns requires striatal plasticity during the earliest phase of acquisition.

Eur. J. Neurosci. 45(7):901-911 2017 （PMID：28177160 DOI：10.1111/ejn.13537）

2016年

Hasegawa S, Kumagai M, Hagihara M, Nishimaru H, Hirano K, Kaneko R, Okayama A, Hirayama T, Sanbo M, Hirabayashi M, Watanabe M, Hirabayashi T, Yagi T

Distinct and cooperative functions for the protocadherin-α, -β and -γ clusters in neuronal survival and axon targeting.

Front. Molec. Neurosci. 0.482638889 2016 （PMID：28066179 DOI：10.3389/fnmol.2016.00155）

Tarusawa E, Sanbo M, Okayama A, Miyashita T, Kitsukawa T, Hirayama T, Hirabayashi T, Hasegawa S, Kaneko R, Toyoda S, Kobayashi T, Kato-Itoh M, Nakauchi H, Hirabayashi M, Yagi T, Yoshimura Y

Establishment of high reciprocal connectivity between clonal cortical neurons is regulated by the Dnmt3b DNA methyltransferase and clustered protocadherins.

BMC Biol. 14(1):103 2016 （PMID：27912755 DOI：10.1186/s12915-016-0326-6）

Mochizuki Y, Onaga T, Shimazaki H, Shimokawa T, Tsubo Y, Kimura R, Saiki A, Sakai Y, Isomura Y, Fujisawa S, Shibata K, Hirai D, Furuta T, Kaneko T, Takahashi S, Nakazono T, Ishino S, Sakurai Y, Kitsukawa T, Lee JW, Kee H, Jung MW, Babul C, Maldonado PE, Takahashi K, Arce-McShane FI, Ross CF, Sessle BJ, Hatsopoulos NG, Brochier T, Riehle A, Chorley P, Grun S, Nishijo H, Ichihara-Takeda S, Funahashi S, Shima K, Mushiake H, Yamane Y, Tamura H, Fujita I, Inaba N, Kawano K, Kurkin S, Fukushima K, Kurata K, Taira M, Tsutsui K, Ogawa T, Komatsu H, Koida K, Toyama K, Richmond BJ, Shinomoto S

Similarity in neuronal firing regimes across mammalian species.

J. Neurosci. 36(21):5736-47 2016 （PMID：27225764 DOI：10.1523/JNEUROSCI.0230-16.2016）

Lux V, Atucha E, Kitsukawa T, Sauvage MM

Imaging a memory trace over half a life-time in the medial temporal lobe reveals a time-limited role of CAA3 neurons in retrieval.

eLife 5:e11862 2016 （PMID：26880561 DOI：10.7554/eLife.11862）

Kaneko R, Sato A, Hamada S, Yagi T, Ohsawa I, Ohtsuki M, Kobayashi E, Hirabayashi M, Murakami T

Transgenic rat model of childhood-onset dermatitis by overexpressing telomerase reverse transcriptase (TERT).

Transgenic Res. 25(4):413-24 2016 （PMID：26885830 DOI：10.1007/s11248-016-9939-3）

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〒565-0871 大阪府吹田市山田丘1-3
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TEL: 06-6879-7991
E-mail: yagi[at]fbs.osaka-u.ac.jp（八木健　教授）

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