Coordonnées
Institut de recherches cliniques de Montréal (IRCM)
110, avenue des Pins Ouest, Montréal, QC, Canada, H2W 1R7
T 514 987-5790 (laboratoire)
514 987-5598 (bureau)
Hideto.Takahashi@ircm.qc.ca
Axes de recherche
- Interactions protéiques
- Développement et différenciation tissulaire
- Neurologie
Description de la recherche
Mécanismes de développement des synapses du système nerveux central et de la plasticité
Mes travaux de recherche visent la compréhension des mécanismes moléculaires et cellulaires qui contrôlent le développement et la plasticité des synapses chimiques du cerveau. Les synapses chimiques sont des zones de contact entre deux neurones (cellules nerveuses) et sont essentielles au traitement de l’information dans le cerveau. Elles fonctionnent en excitant et en inhibant l’activité neuronale par l’entremise des synapses excitatrices et inhibitrices respectivement. Un équilibre dans le développement des synapses excitatrices et des synapses inhibitrices est important pour les fonctions normales du cerveau. Un déséquilibre dans ce développement serait impliqué dans l’étiologie des troubles neurodéveloppementaux et neuropsychiatriques tels que l’épilepsie, l’autisme et la schizophrénie. Par ailleurs, la morphologie et la fonction des synapses changent en fonction de l’activité et de l’expérience synaptique. Ces changements de plasticité des synapses sont importants pour l’apprentissage et la mémoire.
En utilisant des méthodes en biologie cellulaire et moléculaire, en biochimie et en génétique, mon équipe et moi travaillons sur la caractérisation des complexes d’organisation synaptique, qui sont des complexes protéiques d’adhésion trans-synaptiques et qui peuvent déclencher directement la formation des synapses. Nous visons également à comprendre comment la modulation des complexes d’organisation synaptique est régulée afin de trouver de nouvelles bases moléculaires pour la plasticité des synapses. Ces études pourront contribuer au développement de nouvelles stratégies diagnostiques et thérapeutiques pour les troubles neuropsychiatriques et la dysfonction cognitive dans certaines maladies du cerveau.
Research axis
- Protein interactions
- Development and tissue differentiation
- Neurology
Research description
Mechanisms of CNS synapse development and plasticity
I am interested in the molecular and cellular mechanisms that control the development and plasticity of chemical synapses in the brain. Central synapses are neuronal cell-cell adhesion sites essential for information processing in the brain by exciting and inhibiting neuronal activity as excitatory and inhibitory synapses, respectively. A balanced development of excitatory and inhibitory synapses is important for normal brain functions, and an imbalance in this development is supposed to be the etiology of neurodevelopmental and neuropsychiatric disorders such as epilepsy, autism and schizophrenia. In addition, central synapses morphologically and functionally change in response to synaptic activity and experience. The plastic changes in synapses are important for learning and memory.
Using cellular and molecular biology, biochemistry and genetic approaches, my team and I aim to characterize “synaptic organizing complexes”, which are trans-synaptic adhesion protein complexes that can directly trigger synapse formation. We also aim to uncover modulatory regulation of synaptic organizing complexes in order to demonstrate new molecular basis on synaptic plasticity. These studies will help to develop new diagnostic and therapeutic strategies for neuropsychiatric disorders and cognitive dysfunction in diseased brains.
Publications
- Takahashi H, and Craig A M. (2013) Protein tyrosine phosphatases PTPσ, PTPδ and LAR: presynaptic hubs for synapse organization. Trends Neurosci., 36(9) : 522-534 (review)
- Pettem KL*, Yokomaku D*, Takahashi H, Ge Y and Craig AM. (2013) (*co-first authors) (2013). Interaction between autism-linked genes MDGAs and neuroligins suppresses inhibitory synapse development. J. Cell Biol., 200(3): 321-36.
- Takahashi H, Katayama K, Sohya K, Miyamoto H, Prasad T, Matsumoto Y, Ota M, Yasuda H, Tsumoto T, Aruga J, and Craig A M. (2012) Selective control of inhibitory synapse development by Slitrk3-PTPδ trans-synaptic interaction. Nat. Neurosci., 15(3): 389-398.
- Takahashi H, Arstikaitis P, Parasad T, Bartlett T, Wang YT, Murphy TH, Craig AM. (2011) Postsynaptic TrkC and presynaptic PTPσ function as a bidirectional excitatory synaptic organizing complex. Neuron, 69(2): 287-303.
- Linhoff MW, Laurén J, Cassidy RM, Dobie FA, Takahashi H, Nygaard HB, Airaksinen MS, Strittmatter SM, Craig AM. (2009) An unbiased expression screen for synaptogenic proteins identifies the LRRTM protein family as synaptic organizers. Neuron, 61(5):734-49.