| Project/Area Number |
20J13918
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 46010:Neuroscience-general-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
廣木 進吾 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2020: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 線虫 / C. elegans / 記憶 / PKC / リン酸化プロテオーム / 遺伝学 / Ca2+イメージング / シナプス可塑性 / 神経科学 / C.elegans |
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| Outline of Research at the Start |
我々を含む多くの生物種が、刺激の強度、つまり味の「濃さ」などを記憶する能力を持つ。原始的な生物である線虫C.elegansもまた、生育した環境中のNaClの濃度を記憶し、塩濃度勾配上でその濃度へ向かうことができる。本研究は、濃度記憶を保持する分子であるPKC-1の活性が、どのようにして神経系の情報処理を制御し、結果として目的の濃度へ向かうことができるのかを明らかにするものである。
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| Outline of Annual Research Achievements |
線虫は培養プレート上で経験した塩濃度を記憶し、塩濃度勾配中でその濃度に向かって移動する(塩濃度学習)。塩濃度の情報は味覚感覚神経ASER内で、PKCεホモログであるPKC-1の活性として表現される。前年度に、①PKC-1近縁分子TPA-1によるロバストな記憶メカニズム ②PKC-1がシンタキシン分子をリン酸化しグルタミン酸放出の量を変化させること、およびそれが介在神経の応答を反転させることとそのメカニズムを見出している。
①について、論文を執筆、投稿した。査読コメントへの追加実験を行い、当該論文は受理された(Hiroki and Iino, PNAS)。
②について、前年度にモデルの上で予想されていた現象を実証した。組み換え酵素を用いた組織特異的遺伝子発現操作(FLP/FRTシステム)、およびシングルコピー挿入による遺伝子レスキュー法(MosSCI)を用いて、予想されていた通りASERにおけるシンタキシンのリン酸化が重要であることを実証した。次に、退色後蛍光回復法(FRAP)を用いて、それがグルタミン酸放出のベースラインを制御することを確かめた。最後に、介在神経応答反転を説明しうる抑制性・興奮性グルタミン酸受容体の感度の差を、アフリカツメガエル卵母細胞へのヘテロ発現と電気生理学実験によって実証した。以上の結果をまとめ、論文を執筆、投稿した。査読コメントへの対応を行い、結果として当該論文は受理された。
本研究結果により、線虫の記憶システムの全貌が明らかになった。また、その基盤となる新奇なシナプス可塑性の存在とそのメカニズムが解明された。これらの結果は、生物種にわたる記憶研究の新たな側面を明らかにするとものである。また同時に、線虫の豊富な神経回路の知見と併せると、一つの生物において記憶のメカニズムが分子から神経回路、行動出力まで分かったことになり、きわめて画期的な成果といえる。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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