ショウジョウバエ内部状態に依存したリズミックな神経活動の分子基盤の解明

• Project/Area Number: 21K06372
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 46010:Neuroscience-general-related
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 森本 菜央 北海道大学, 遺伝子病制御研究所, 助教 (30762249)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小坂田 文隆 名古屋大学, 創薬科学研究科, 准教授 (60455334)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2022: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2021: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
• Keywords: ショウジョウバエ / カルシウムイメージング / 神経回路 / リズム / 神経科学 / イメージング

Outline of Research at the Start

本研究では、申請者が見出した、リズミックな応答をとる神経細胞に着目する。この神経細胞を単一細胞レベルで同定するため、遺伝学ツールを用いた解剖学的手法、およびイメージングを行う。解剖学的な情報からこの神経細胞を含む上流下流の神経回路を明らかにする。また、この神経細胞の神経活動を操作し、行動を解析することにより、リズミックな応答の必要性・十分性を検討する。さらに、リズミックな応答の基盤となる分子機構を明らかにすることで、この細胞が行う情報の統合機構の分子・神経基盤を明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

動物には、環境からの情報を統合するため、脳内に情報を一時的に保存する機構が備わっている。情報の一時的な保存は、外的刺激に依存しない神経活動により担われると考えられる。このような活動をする神経細胞はリズミックな神経活動を行うことが明らかになってきてはいるが、リズム生成の分子機構の詳細は未解明である。本研究は、ショウジョウバエ脳内にて、申請者が神経活動イメージングの際に見出した「求愛行動を誘発する刺激を与えることにより誘導されるリズミックな神経活動が刺激終了後も持続する」活動パターンをとる神経細胞に着目する。この細胞を含む神経回路を単一細胞レベルで特定・操作し、リズミックな神経活動が神経回路や動物の行動に与える摂動を明らかにする。以上により、リズミックな神経活動を生成する分子機構を解明し、情報の統合や情報の一時保存などといった生理的意義を理解することを目的とする。
当該年度においては、昨年度までに行った阻害剤を用いた神経活動イメージング実験において必要性が示唆されたチャネル分子について、このチャネル分子が、動物の行動レベルでどのような影響を与えるのかを調べるための行動実験系の整備を行った。現在、整備した行動実験系を用いて、チャネル分子の必要性の検討を行なっている。さらに、このチャネル分子の活性制御に関して、いくつかの翻訳後修飾が担うことが報告されており、これらの翻訳後修飾の関与に関しても検討している。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

行動実験系のセットアップが完了し、着目する分子の解析を進めることができた。

Strategy for Future Research Activity

チャネル開閉による神経応答の変動機構の分子メカニズムの詳細を検討する。