Elucidation of common regulatory mechanisms of behaviour in vertebrates by functional analysis of PACAP with genome-editing technology.
| Project/Area Number |
21K06246
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 44040:Morphology and anatomical structure-related
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
中町 智哉 富山大学, 学術研究部理学系, 講師 (30433840)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松田 恒平 富山大学, 学術研究部理学系, 教授 (60222303)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | PACAP / ゼブラフィッシュ / 行動解析 / 記憶学習 / 社会性行動 / 行動 / オプトジェネティクス |
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| Outline of Research at the Start |
脊椎動物に共通した生得的な行動は魚類において既に獲得していたと考えられている。そこで本研究では、脊椎動物に共通した行動制御システムを解明することを目的として、ゼブラフィッシュを用いて脊椎動物の進化の過程で高度に保存されている神経ペプチドである下垂体アデニル酸シクラーゼ活性化ポリペプチド（PACAP）およびPACAP受容体の機能を解析する。従来のリガンド投与後の行動変化を観察する実験手法をベースに、光活性化タンパク質を導入したノックイン（KI）系統を作出して、実験を発展させる。さらに、RNAシークエンシング等により、PACAPに関連した遺伝子群やシグナル伝達経路を同定する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では真骨魚類特異的ゲノム重複により重複化したPACAPまたはPAC1-R遺伝子について、遺伝子改変技術などを用いて行動生理学的な解析を行うことにより、脊椎動物の動作基盤を解明することを目的として研究を進めている。これまでにCRISPR/Cas9法を用いて、PACAP1およびPACAP2 KOゼブラフィッシュ、PAC1a-RおよびPAC1b-R KOゼブラフィッシュ系統の作出に成功した。これらのうち、PACAP2 KOゼブラフィッシュではホモ型個体で高い死亡率を示すことが明らかとなった。
PACAPと記憶学習行動との関係性について、ゼブラフィッシュ(zf)PACAP1またはzfPACAP2の腹腔内投与後の短期記憶への影響を評価するため、新たにE字型の記憶学習評価方法を確立した。zfPACAP1投与はE字迷路学習を用いた短期の空間認知機能を増強させたが、zfPACAP2投与では効果が見られなかった。また、PAC1a-R KO またはPAC1b-R KOゼブラフィッシュでは、ともに野生型ゼブラフィッシュよりも短期記憶能が低下した。これらの結果から、重複化したzfPACAPのうち、短期には主にPACAP1と2つのPAC1-Rが関連している可能性が示唆された。また、昨年に引き続き実施している社会性行動の評価系を用いた実験において、zfPACAP1またはzfPACAP2の腹腔内投与実験を再度検証したところ、zfPACAP2の腹腔内投与は社会性行動を増加させたが、PACAP1の腹腔内投与は社会性行動に影響を与えなかった。この結果は重複化したPACAPのうち、PACAP1のみが社会性行動の制御に関わることを示唆している。さらにin situ hybridization法により、ゼブラフィッシュにおけるPAC1b-R mRNAの脳内分布についても詳細な観察を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
PACAP投与実験が順調に進んでおり、記憶学習および社会性行動に関してはデータが集まっている。一部はKOゼブラフィッシュの解析も進んでおり、重複したPAC1-Rによる行動制御機構の解析も予定通り進んでいる。また、現在ゼブラフィッシュのストレスモデルの確立にも成功しており、PACAPの機能解析も進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はさらに行動解析を進め、さらにPACAP/PAC1-Rシステムとストレス応答との関係性を明らかにしていく。現在進めているRNAシークエンス解析の結果を基にして、PACAPの下流シグナル/関連因子の同定と、その機能解析を進めていく予定である。
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Report
(2 results)
Research Products
(32 results)
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[Presentation] PACAP stimulates social behavior via AVT in zebrafish2022
Author(s)
Tomoya Nakamachi, Kouta Wakabayashi, Norifumi Konno, Seiji Shioda, Kouhei Matsuda
Organizer
The 15th International Symposium on VIP, PACAP and Related Peptides and The 1st International Society for Bioactive Peptides Joint Meeting (VPAC ISBAP 2022)
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Int'l Joint Research
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