| Project/Area Number |
22KJ3060
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| Project/Area Number (Other) |
21J20026 (2021-2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2021-2022) |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 44050:Animal physiological chemistry, physiology and behavioral biology-related
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| Research Institution | Konan University |
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Principal Investigator |
本村 晴佳 甲南大学, 自然科学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2023: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2022: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
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| Keywords | C. elegans / 温度順化 / CREB / 神経回路 / カルシウムイメージング / グルタミン酸 / 温度受容ニューロン / 温度馴化 / 光遺伝学 / 線虫 / 神経伝達物質 / 光遺伝学的 |
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| Outline of Research at the Start |
温度は生命にとって直接関わる環境要因であるため、動物の温度に対する応答・適応機構を解明することは重要である。本研究では、線虫の温度馴化に関わる神経回路を解析モデルとして、頭部の感覚ニューロンと尾部の介在ニューロン、そして頭部の介在ニューロンで構成される周回性の神経回路が温度馴化の制御にどのように関与するのか、神経回路の動態が温度変化時にどのように変化するのかについて、分子遺伝学と光遺伝学を組み合わせて解析を行う。また、低温で死ぬときの体内変化なども測定する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
温度変化は生物の生存・繁栄に密接に関わる。線虫Caenorhabditis elegansでは温度変化への応答として温度馴化現象がみられる。C. elegansは25℃飼育後に２℃に置くと死滅するが、25℃飼育後に15℃を3時間以上経験すると2℃でも生存できるようになる。この温度馴化現象を指標に温度応答の神経回路の解析を進めたところ、頭部の感覚ニューロンと尾部の介在ニューロン、そして頭部の介在ニューロンで構成される神経回路が温度馴化の促進に寄与することが示唆された。さらに、温度刺激下で上流の温度受容ニューロンから下流の介在ニューロンに実際に情報伝達が行われているのかを、ニューロンの細胞体内カルシウムイオン濃度の増減を指標に明らかにした。その中で、ASJ温度受容ニューロンの温度応答性が低下しているtax-4変異体において、尾部介在ニューロンPVQのの神経活動が低下しており、TAX-4をASJで細胞特異的に回復させることでその異常が回復する結果を得た。また、低温耐性にかかわるASJ以外の温度受容ニューロンであるADLの温度受容能が低下しているTRPチャネルの変異体をそれぞれ用いて、PVQ介在ニューロンの神経活動をカルシウムイメージングで解析した、その結果、ADLからの温度情報はPVQには大きな影響を与えていなかった。さらに、これまでの解析から見つかってきた、低温馴化に異常が見られた神経伝達物質(グルタミン酸)やその受容体の変異体をもちいて、温度刺激を与えた際の低温馴化の神経回路のカルシウムイメージングを行い、低温馴化の神経回路における神経伝達物質として主にグルタミン酸が機能していることが示唆された。以上の結果から線虫の温度順化に関わる全身周回性の神経回路とその活動動態が明らかになった(Motomura et al., PNAS, 2022)。
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