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ショウジョウバエ視神経系における段階的層・カラム特異的投射の分子機構解明

Research Project

Project/Area Number 19J14499
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Review Section Basic Section 46020:Anatomy and histopathology of nervous system-related
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

武智 広樹  東京工業大学, 生命理工学院, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2019-04-25 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Keywords神経発生 / ショウジョウバエ / グリア細胞 / 視神経 / 軸索伸長 / 膜タンパク質 / Golden goal / Flamingo
Outline of Research at the Start

脳の三次元的な座標の位置(層・カラム構造)を神経がどのように認識するのか?これは、発生生物学上において非常に興味深い問題である。私は遺伝学的解析が容易であるショウジョウバエの視神経系をモデルとして、最新のイメージング機材・遺伝子改変技術を用いることで、特定の神経細胞の遺伝子発現量をコントロールすると同時に、その神経の軸索の投射パターンを継時的に観察することに成功した。膜タンパク質Golden goal (Gogo)を始めとした、複数の遺伝子発現量をコントロールすることで、これら分子間相互作用による軸索投射を制御するメカニズムの全貌解明を目指している。

Outline of Annual Research Achievements

ショウジョウバエの色覚を司るR8視神経軸索投射において、一回膜貫通型タンパク質のGogo、七回膜貫通型カドヘリンFmiが段階的にカラム上への正確な投射、糸状仮足を制御する事で軸索-カラム間の1対1対応を可能としている事が示唆されている。このような機能の切り替えが、Gogoの細胞内チロシン残基のリン酸化に伴うFmiに対して協調的/拮抗的な機能の切り替えによることが示唆されていた。また、Gogoのリン酸化にインスリンレセプターが機能している事が確認されている。そこで、インスリンによってGogoの機能的二面性が制御されているのではないかと考え、Gal4/UASシステムにより、インスリンを分泌している細胞を可視化した。その結果、視覚野においてdilp6と呼ばれるインスリンの一種が脳表層、皮質に存在するグリア細胞において発現している事が確認された。さらに、dilp6の発現が確認されたこれらのグリア細胞特異的にインスリンの放出を抑制したところGogo変異体と同様な表現型が得られた。以上の結果から、Gogoの機能的二面性は、グリア細胞由来のインスリンシグナルによって制御されていることが示唆された。
発生初期におけるグリア細胞に着目をしていたところ、興味深いことに、グリア細胞がMedullaカラムの中心に存在していることを発見した。さらに、Fmiが実際にカラム中心のグリア細胞において局在していること、グリア細胞特異的fmi変異体において、R8成長円錐のカラム中心への異常な投射パターンが確認された。
これらの結果から、R8上Gogo-Fmiはグリア細胞由来のシグナルをターゲットとして認識し、段階的なR8軸索投射の制御をしている事が示唆された。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Report

(1 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (4 results)

All 2019

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] N-Cadherin Orchestrates Self-Organization of Neurons within a Columnar Unit in the Drosophila Medulla2019

    • Author(s)
      Trush Olena、Liu Chuyan、Han Xujun、Nakai Yasuhiro、Takayama Rie、Murakawa Hideki、Carrillo Jose A.、Takechi Hiroki、Hakeda-Suzuki Satoko、Suzuki Takashi、Sato Makoto
    • Journal Title

      The Journal of Neuroscience

      Volume: 39 Issue: 30 Pages: 5861-5880

    • DOI

      10.1523/jneurosci.3107-18.2019

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Cell surface molecule, Klingon, mediates the refinement of synaptic specificity in the Drosophila visual system2019

    • Author(s)
      Shimozono Mai、Osaka Jiro、Kato Yuya、Araki Tomohiro、Kawamura Hinata、Takechi Hiroki、Hakeda‐Suzuki Satoko、Suzuki Takashi
    • Journal Title

      Genes to Cells

      Volume: 24 Issue: 7 Pages: 496-510

    • DOI

      10.1111/gtc.12703

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] ショウジョウバエ視神経系における段階的な層・カラム特異的投射の分子機構2019

    • Author(s)
      Hiroki Takechi、Hakeda-Suzuki Satoko、Suzuki Takashi
    • Organizer
      第42回日本神経科学大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ショウジョウバエ視神経系における層・カラム特異的軸索投射の分子機構2019

    • Author(s)
      Hiroki Takechi、Hakeda-Suzuki Satoko、Suzuki Takashi
    • Organizer
      第52回日本発生生物学会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2019-05-29   Modified: 2024-03-26  

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