「ナノスケール生物学」で生物学・
半導体ナノテクノロジー・医学・情報学をつなぐ
早稲田大学 先進理工学部
電気・情報生命工学科
生物物理学研究室(坂内研究室)
膨大な情報処理を行う脳は、よくコンピュータに例えられます。しかし、脳を構成する部品であるタンパク質や脂質は一生を通じて常に入れ替わっている、という点で、脳とコンピュータは大きく異なります。常に部品が入れ替わっているなかで、どのように脳という構造が保たれ、記憶・学習・思考といった高次の機能を果たすことができるのでしょうか?当研究室では、生体を構成する分子の物性と動態というナノスケールの生命情報から、脳の働きや脳神経疾患発症機構を解明することを目指しています。
一緒に研究したい大学生、大学院生、ポスドク募集中!
Please contact if you are interested in our research!
What's NEW 研究室ニュース、講演などをお知らせします
おめでとうございます!
早稲田大学の小野記念講堂でのシンポジウムの運営に、ラボ全体でがんばりました。
東京農工大で、立派な学会デビューでした
今年は、対面で行われました!
B4の学生さんも初めての学会に参加してみました。
これから一緒に卒業研究をがんばりましょう!
奄美大島で開催されたタウ研究会の様子は、奄美新聞(2022年8月20日)でも紹介されました。
おめでとうございます!
どんな研究室?
研究室の様子を紹介しています。
研究内容:分子のふるまいから脳のしくみを読み解く
研究の3つの柱
もっと詳しく知りたい方はこちらをクリック!
分子動態から脳の働きや、神経変性疾患を起こすメカニズムを知る
○ 脳神経疾患モデルマウスの膜分子動態異常の解析(複数のアルツハイマー病モデル、自閉症モデル、統合失調症モデル、ALSモデル、てんかんモデル)
○ ヒト患者iPS細胞(ALS、統合失調症等)の膜分子動態異常の解析
○ NMDA受容体抗体脳症患者由来の血清が膜分子動態に与える影響を調べる
○ 麻酔薬の膜分子動態への作用
○ 記憶・学習に関わるカルシウムシグナル下流分子の活性イメージング
○ 神経栄養因子やシナプスオーガナイザーの作用の研究
○ カルシウムシグナルのナノドメインを可視化
○ 変性タウ可視化プローブの作成と検証
○ 変性タウの変性のin vivoイメージング系の確立
○ 核酸アプタマーを用いた1分子イメージング法の確立
○ 機械学習によるハイスループット1分子動態データ解析法の確立 膜分子動態から細胞の個性。
○ タウのダイナミクスを操作する技術の開発
メンバー
<B4>
○ 大迫 実生 ○ 五十井優花
当研究室を志望する学生さんへ(学部)
主な論文
Bannai H, Lévi S, Schweizer C, Dahan M, *Triller A. “Imaging the lateral diffusion of membrane molecules with quantum dots.”
Nature Protocols 1:2628-2634. (2006)
http://www.nature.com/nprot/journal/v1/n6/full/nprot.2006.429.html
Bannai H, Lévi S, Schweizer C, Inoue T, Launey T. Racine V, Sibarita J.B, Mikoshiba K, Triller A.
“Activity-Dependent Tuning of Inhibitory Neurotransmission Based on GABAAR Diffusion Dynamics”
Neuron 62:670-682. (2009) * Selected for Cover
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S089662730900347X
Arizono M, *Bannai H, Nakamura K, Niwa F, Enomoto M, Matsu-Ura T, Miyamoto A, Sherwood MW, Nakamura T, *Mikoshiba K. “Receptor-selective diffusion barrier enhances sensitivity of astrocytic processes to metabotropic glutamate receptor stimulation.”
Science Signaling 5: ra27. (2012) *Featured at Science Signaling Pod Cast
http://stke.sciencemag.org/content/5/218/ra27
Bannai H1, Niwa F1, Sherwood MW, Shrivastava AN, Arizono M, Miyamoto A, Sugiura K, Lévi S, Triller A*, Mikoshiba K*. (1: co-first author) “Bidirectional Control of Synaptic GABAAR Clustering by Glutamate and Calcium”
Cell Reports, 13: 2768-2780 (2015)
http://www.cell.com/cell-reports/abstract/S2211-1247(15)01414-X
REVIEW Article
Bannai H
"Molecular membrane dynamics: Insights into synaptic function and neuropathological disease"
Neuroscience Resaerch, 129: 47-56 (2018) * Selected for Cover
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168010217302274
いろんな記事
研究成果をわかりやすくまとめた記事・プレスリリース等へのリンクです。
研究者の子育てについてのコラムもあります。
* Article in English
2つのシグナル物質の使い分けによる正反対の神経制御
-新たな抑制性シナプス伝達制御メカニズムの発見-
アストロサイトの細胞膜の「仕切り」がシグナルの発生場所を決める
-グリア細胞の一種「アストロサイト」の突起が独立して働く仕組みの一端が明らかに-
抑制性神経伝達を制御する新たな分子機構を、量子ドットを活用し発見
-シナプスにおける受容体の側方拡散が、GABA作動性シナプス伝達効率を決める-
*Roaming receptors
Neurons communicate more efficiently when neuronal activity causes inhibitory receptors to diffuse away from the synapse
*A new starring role for astrocytes
Identification of a novel membrane barrier in astrocytes may illuminate how neurological signaling is disrupted in patients with Alzheimer’s and epilepsy
名古屋大学子育て単身赴任教員ネットワーク
子育てコラム: 私と名古屋と保活
日本生物物理学会 「生物物理とは」記憶・学習・思考
「分子の運動や反応を支配する一般法則」
日本生物物理学会 「生物物理とは」グリア細胞
「グリア細胞 - 脳の黒衣、実は黒幕!? 鍵はカルシウムシグナル」
みらいぶプラス 若手研究が世界を変える! 各フィールドはこう動いている
「生物物理学」「脳神経」分子のふるまいを観察する技術を開発、脳の異常を見つけたい
「生物物理」刊行60周年記念 連続座談会Ⅱ
広がる生物物理学の研究対象
早稲田ウイークリー 教員のオフタイム
論文リスト
2020
Bannai H., Inoue T., Hirose M., Niwa F., Mikoshiba K. (2020) Synaptic Function and Neuropathological Disease Revealed by Quantum Dot-Single-Particle Tracking. In: Yamamoto N., Okada Y. (eds) Single Molecule Microscopy in Neurobiology. Neuromethods, vol 154. Humana, New York, NY.
https://doi.org/10.1007/978-1-0716-0532-5_7
Bannai H, Niwa F, Sakuragi S, Mikoshiba K.(2020) Inhibitory synaptic transmission tuned by Ca2+ and glutamate through the control of GABAA R lateral diffusion dynamics. Dev Growth Differ.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/dgd.12667
2019
Bannai, H.*, Hirose, M., Niwa, F., Mikoshiba, K. Dissection of Local Ca2+ Signals in Cultured Cells by Membrane-targeted Ca2+ Indicators. J. Vis. Exp. (145), e59246, doi:10.3791/59246 (2019).
https://www.jove.com/video/59246/dissection-local-ca2-signals-cultured-cells-membrane-targeted-ca2
2018
Bannai H* Review Article
"Molecular membrane dynamics: Insights into synaptic function and neuropathological disease"
Neuroscience Resaerch, 129: 47-56 (2018)
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168010217302274
2017
Sakuragi S, Niwa F, Oda Y, Mikoshiba K*, Bannai H*
“Astroglial Ca2+ signaling is generated by the coordination of IP3R and store-operated Ca2+ channels”
Biochem Biophys Res Commun. 486: 879-85 (2017)
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0006291X17305624
Vervliet T, Pintelon I, Welkenhuyzen K, Bootman MD, Bannai H, Mikoshiba K, Martinet W, Nadif Kasri N, Parys JB, Bultynck G.
"Basal ryanodine receptor activity suppresses autophagic flux."
Biochem Pharmacol.132:133-142. (2017) doi: 10.1016/j.bcp.2017.03.011.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0006295217301405
Sherwood MW, Arizono M, Hisatsune C, Bannai H, Ebisui E, Sherwood JL, Panatier A, Oliet SH, Mikoshiba K.
“Astrocytic IP3Rs: Contribution to Ca2+ signalling and hippocampal LTP.”
Glia 65(3):502-513. (2017) doi: 10.1002/glia.23107.
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/glia.23107/abstract
2016
Niwa F, Sakuragi S, Kobayashi A, Takagi S, Oda Y, Bannai H*, Mikoshiba K*.
“Dissection of local Ca(2+) signals inside cytosol by ER-targeted Ca(2+) indicator.”
Biochem Biophys Res Commun. 479(1):67-73 (2016)
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0006291X16314851
2015
Bannai H1,, Niwa F1, Sherwood MW, Shrivastava AN, Arizono M, Miyamoto A, Sugiura K, Lévi S, Triller A*, Mikoshiba K*. (1: co-first author)
“Bidirectional Control of Synaptic GABAAR Clustering by Glutamate and Calcium”
Cell Reports, 13: 2768-2780 (2015)
http://www.cell.com/cell-reports/abstract/S2211-1247(15)01414-X
2014
Arizono M, Bannai H, *Mikoshiba K.
“Imaging mGluR5 Dynamics in Astrocytes Using Quantum Dots.”
Curr Protoc Neurosci. 66:2.21.1-2.21.18. (2014)
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/0471142301.ns0221s66/abstract
Wu YW, Tang X, Arizono M, Bannai H, Shih PY, Dembitskaya Y, Kazantsev V, Tanaka M, Itohara S, Mikoshiba K, *Semyanov A. “Spatiotemporal calcium dynamics in single astrocytes and its modulation by neuronal activity.”
Cell Calcium. 55:119-29. (2014)
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0143416013001590
2013
Miyamoto A, Bannai H, Michikawa T, Mikoshiba K*.
“Optimal microscopic systems for long-term imaging of intracellular calcium using a ratiometric genetically-encoded calcium indicator.”
Biochem Biophys Res Commun. 434(2):252-7. (2013)
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0006291X13004671
2012
Arizono M, *Bannai H, Nakamura K, Niwa F, Enomoto M, Matsu-Ura T, Miyamoto A, Sherwood MW, Nakamura T, *Mikoshiba K. “Receptor-selective diffusion barrier enhances sensitivity of astrocytic processes to metabotropic glutamate receptor stimulation.”
Science Signaling 5: ra27. (2012)
*Featured at Science Signaling Pod Cast
http://stke.sciencemag.org/content/5/218/ra27
Niwa F, *Bannai H, Arizono M, Fukatsu K, *Triller A, *Mikoshiba K “Gephyrin-independent GABAAR mobility and clustering during plasticity.”
PLoS ONE 7: e36148. (2012)
http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0036148
Tamamushi S Nakamura T, Inoue T, Ebisui E, Sugiura K, Bannai H, *Mikoshiba K.
“Type 2 inositol 1,4, 5-trisphosphate receptor is predominantly involved in agonist-induced Ca(2+) signaling in Bergmann glia. “
Neurosci Res. 74: 32-41. (2012) * Selected for Cover
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168010212001393
Nakamura H, Bannai H, Inoue T, *Michikawa T, Sano M, *Mikoshiba K. “Cooperative and stochastic calcium releases from multiple calcium puff sites generate calcium microdomains in intact HeLa cells.”
J Biol Chem 287: 24563-24572. (2012)
Renner M, Schweizer C, Bannai H, Triller A, *Lévi S.
“Diffusion barriers constrain receptors at synapses.”
PLoS ONE 7: e43032.(2012)
~2011
Fukatsu K, Bannai H, InoueT, *Mikoshiba K.
”Lateral diffusion of inositol 1,4,5-trisphosphate receptor type 1 in Purkinje cells is regulated by calcium and actin filaments.”
J Neurochem, 11: 1720-1733. (2010)
Bannai H, Lévi S, Schweizer C, Inoue T, Launey T. Racine V, Sibarita J.B, Mikoshiba K, Triller A.
“Activity-Dependent Tuning of Inhibitory Neurotransmission Based on GABAAR Diffusion Dynamics”
Neuron 62:670-682. (2009) * Selected for Cover
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S089662730900347X
Lévi S, Schweizer C, Bannai H, Pascual O, Charrier C, *Triller A.
“Homeostatic regulation of synaptic GlyR numbers and lateral diffusion.”
Neuron 59:261-273. (2008) [66, IF5y16.092]
Bannai H, Lévi S, Schweizer C, Dahan M, *Triller A. “Imaging the lateral diffusion of membrane molecules with quantum dots.”
Nature Protocols 1:2628-2634. (2006) [92, IF5y 11.296]
http://www.nature.com/nprot/journal/v1/n6/full/nprot.2006.429.html
Fukatsu K, Bannai H, *Inoue T, Mikoshiba K. “4.1N binding regions of inositol 1,4,5- trisphosphate receptor type 1.”
Biochem Biophys Res Commun 342:573-576. (2006) [16 IF5y2.392]
Tateishi Y, *Hattori M, Nakayama T, Iwai M, Bannai H, Nakamura T, Michikawa T, Inoue T, Mikoshiba K. “Cluster formation of inositol 1,4,5-trisphosphate receptor requires its transition to open state.”
J Biol Chem 280:6816-6822. (2005)
Bannai H, Fukatsu K, Mizutani A, Natsume T, Iemura SI, Ikegami T, *Inoue T, Mikoshiba K. “An RNA-interacting Protein, SYNCRIP (Heterogeneous Nuclear Ribonuclear Protein Q1/NSAP1) Is a Component of mRNA Granule Transported with Inositol 1,4,5- Trisphosphate Receptor Type 1 mRNA in Neuronal Dendrites.”
J Biol Chem 279:53427-53434. (2004) [56]
Fukatsu K, Bannai H, Zhang S, Nakamura H, *Inoue T, Mikoshiba K. “Lateral diffusion of inositol 1,4,5-trisphosphate receptor type 1 is regulated by actin filaments and 4.1N in neuronal dendrites.”
J Biol Chem 279:48976-48982. (2004) [63]
Bannai H, *Inoue T, Nakayama T, Hattori M, Mikoshiba K. “Kinesin dependent, rapid, bi-directional transport of ER sub-compartment in dendrites of hippocampal neurons.”
J Cell Sci 117:163-175. (2004)
Nakayama T, *Hattori M, Uchida K, Nakamura T, Tateishi Y, Bannai H, Iwai M, Michikawa T, Inoue T, Mikoshiba K. “The regulatory domain of the inositol 1,4,5- trisphosphate receptor is necessary to keep the channel domain closed: possible physiological significance of specific cleavage by caspase 3.”
Biochem J 377:299-307. (2004)
*Zhang S, Mizutani A, Hisatsune C, Higo T, Bannai H, Nakayama T, Hattori M, *Mikoshiba K. “Protein 4.1N is required for translocation of inositol 1,4,5-trisphosphate receptor type 1 to the basolateral membrane domain in polarized Madin-Darby canine kidney cells.”
J Biol Chem 278:4048-4056. (2003)
Bannai H, Yoshimura M, Takahashi K, *Shingyoji C. “Calcium regulation of microtubule sliding in reactivated sea urchin sperm flagella.”
J Cell Sci 113: 831-839. (2000)
Movie
研究紹介の動画を紹介するコーナーです。
【日本神経科学会 市民公開講座・脳科学の達人2016】「分子のふるまいから読み解く、脳のしくみ」
2016年8月6日、日本科学未来館での研究紹介です。
【3分でわかる】坂内研究室紹介
研究室配属候補生に向けて作った動画です
過去のアクティビティ
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