グリア細胞による神経細胞・回路の機能制御

• Project Area: Glial assembly: a new regulatory machinery of brain function and disorders
• Project/Area Number: 16H01333
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 森 郁恵 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (90219999)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥8,840,000 (Direct Cost: ¥6,800,000、Indirect Cost: ¥2,040,000); Fiscal Year 2017: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2016: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
• Keywords: C.elegans / 温度走性 / AMsh glia 細胞 / CEPsh glia 細胞 / K+/Cl- cotransporter / 温度走性行動 / AMsh glia細胞 / CEPsh glia細胞

Outline of Annual Research Achievements

線虫C. elegansのAmphid sheath (AMsh)グリア細胞は頭部のニューロンを取り囲むように配置するが、老化した線虫個体ではAMshグリア細胞に空胞化や枝分かれといった形態異常が見られることがわかった。また、老化個体では温度走性行動に異常が見られることを我々は既に見出していたが、温度受容ニューロンAFD感覚末端の微絨毛構造や、AFDの温度に対する応答も個体の老化に伴って異常が見られることを新たに見出した。
一方で、グアニル酸環状化酵素(Guanylyl Cyclase (GCY)) GCY-8はAFDのみに発現し、AFDの温度受容に重要であるが、GCY-8を欠損した変異株では、老化に伴うAFDの形態異常や温度走性異常が緩和された。AMshグリアはGCY-8を抑制することでAFDの形態維持に寄与することが報告されているので(Singhvi et al., Cell, 2016)、我々が見出した結果は、老化に伴ってまずAMshグリアが異常となり、その結果GCY-8の抑制が解除されてAFDの形態が異常となり、AFDの温度応答性も異常となって、最終的に温度走性行動に異常をもたらすという可能性を示唆する。
線虫のグリアはニューロンの生存には不要なので、線虫はグリアによる神経系の機能制御を解析するのに有利な実験系である。本研究成果によって、ニューロンとグリアの機能的相互作用が老化に伴ってどのように変化するかを、線虫を用いて解析する実験系が確立された。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Thermosensory Neuronal Encoding of Spatial Temperature Gradient in <i>C. elegans</i> Thermotaxis (2018)
  • Author(s): 塚田祐基, 森郁恵
  • Journal Title: Seibutsu Butsuri Volume: 58 Issue: 1 Pages: 031-033
  • DOI: 10.2142/biophys.58.031
  • NAID: 130006322050
  • ISSN: 0582-4052, 1347-4219
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Axially-confined in vivo single-cell labeling by primed conversion using blue and red lasers with conventional confocal microscopes (2017)
  • Author(s): Taniguchi Atsushi、Kimura Yukiko、Mori Ikue、Nonaka Shigenori、Higashijima Shin-ichi
  • Journal Title: Development, Growth & Differentiation Volume: 59 Issue: 9 Pages: 741-748
  • DOI: 10.1111/dgd.12412
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Lifespan extension by peroxidase and dual oxidase-mediated ROS signaling through pyrroloquinoline quinone in C. elegans. (2017)
  • Author(s): Sasakura H, Moribe H, Nakano M, Ikemoto K, Takeuchi K,
  • Journal Title: J Cell Sci. Volume: 130 Issue: 15 Pages: 2631-2643
  • DOI: 10.1242/jcs.202119
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Identification of animal behavioral strategies by inverse reinforcement learning (2017)
  • Author(s): Yamaguchi S, Honda N, Ikeda M, Tsukada Y, Nakano S, Mori I and Ishii S
  • Journal Title: bioRxiv Volume: 129007 Pages: 129007-129007
  • DOI: 10.1101/129007
  • NAID: 120006469168
  • Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Neural mechanisms underlying behavioral switching among exploitation and exploration modes in the nematode C. elegans (2017)
  • Author(s): Matsuyama J. H., Tsukada Y., Tsukamoto S., Yamao M., Honda N., Ishii S., Mori I.
  • Organizer: 定量生物学の会 第8回年会
  • Place of Presentation: 岡崎カンファレンスセンター, 岡崎
  • Year and Date: 2017-01-08
• [Presentation] 線虫を用いた感覚-介在神経細胞間の単一シナプスレベル機能解析 (2017)
  • Author(s): 塚田祐基, 森郁恵
  • Organizer: 2017年度 生命科学系学会合同年次大会
• [Presentation] BK potassium channels regulate learning speed in C. elegans (2017)
  • Author(s): Aoki, I., Tateyama, M., Shimomura, T., Ihara, K., Kubo, Y., Mori, I.
  • Organizer: 第48回生理研国際シンポジウム(国際学会)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 温度受容神経細胞のシステム同定と温度環境の再構築 (2017)
  • Author(s): 塚田祐基, 森郁恵
  • Organizer: 第60回自動制御連合講演会
• [Presentation] BK potassium channels regulate learning speed in C. elegans (2017)
  • Author(s): Aoki, I., Tateyama, M., Shimomura, T., Ihara, K., Kubo, Y., Mori, I.
  • Organizer: 内藤記念科学振興財団第44回内藤コンファレンス
• [Presentation] Information Flow through Local Neural Circuits that Integrate Sensory Input and Behavioral Output during a C. elegans Navigation Behavior (2017)
  • Author(s): Ikeda, M., Nakano, S., Giles, A. C., Mori, I.
  • Organizer: 第40回日本神経科学大会
• [Presentation] Functional analysis of ipsilateral neuronal connection at synaptic level (2017)
  • Author(s): Tsukada, Y., Mori, I.
  • Organizer: 第40回日本神経科学大会
• [Presentation] Neural mechanisms underlying behavioral switching among exploitation and exploration modes in the nematode C. elegans (2017)
  • Author(s): Matsuyama, J.H., Tsukada, Y., Mori, I.
  • Organizer: 第40回日本神経科学大会
• [Presentation] BK potassium channels regulate learning speed in C. elegans (2017)
  • Author(s): Aoki, I., Tateyama, M., Shimomura, T., Ihara, K., Kubo, Y., Mori, I.
  • Organizer: 第40回日本神経科学大会
• [Presentation] Identification and analysis of multifunctional neurons in a C. elegans thermotaxis behavior (2017)
  • Author(s): Ikeda, M., Nakano, S., Giles, A. C., Mori, I.
  • Organizer: 21st International C.elegans Conference(国際学会)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Neural mechanisms underlying behavioral switching in thermotaxis of C. elegans. (2017)
  • Author(s): Matsuyama, J.H., Tsukada, Y., Mori, I.
  • Organizer: 21st International C.elegans Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Laser axotomy and optogenetics for functional analysis of ipsilateral neuronal connection at synaptic level. (2017)
  • Author(s): Tsukada, Y., Mori, I.
  • Organizer: 21st International C.elegans Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The C. elegans MAST Kinase Acts through Stomatin and Diacylglycerol Kinase to Regulate Thermotaxis Behavior (2017)
  • Author(s): Nakano, S., Ikeda, M., Giles, A. C., Suzuki, T., Sano, A., Kondo, R., Higashiyama, T., Mori, I.
  • Organizer: 21st International C.elegans Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] BK potassium channels regulate learning speed in C. elegans (2017)
  • Author(s): Aoki, I., Tateyama, M., Shimomura, T., Ihara, K., Kubo, Y., Mori, I.
  • Organizer: 21st International C.elegans Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A glial K+/Cl- cotransporter ultimately regulates a behavior through modification of stimulus-evoked dynamics in C. elegans sensory neurons (2017)
  • Author(s): 森 郁恵
  • Organizer: 新学術領域研究「グリアアセンブリによる脳機能発現の制御と病態」第4回夏のワークショップ
  • Invited
• [Presentation] Epilepsy-related mutations in SLO-2 K+ channel slow down learning speed in C. elegans. (2016)
  • Author(s): Aoki I., Tateyama M., Shimomura T., Ihara K., Mori I.
  • Organizer: 生理学研究所国際研究集会"Towards elucidation of memory engram"
  • Place of Presentation: 岡崎カンファレンスセンター, 岡崎
  • Year and Date: 2016-12-05
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Epilepsy-related mutations in SLO-2 BK potassium channel slow down a behavior change in C. elegans (2016)
  • Author(s): Aoki I., Ihara K., Mori I.
  • Organizer: C.elegans Topic Meeting Ce Neuro2016
  • Place of Presentation: 豊田講堂, 名古屋
  • Year and Date: 2016-07-27
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Local Neural Circuits Integrating Sensory Input and Behavioral Output during a C. Elegans Navigation Behavior (2016)
  • Author(s): Ikeda M., Nakano S., Giles A. C., Mori I.
  • Organizer: 第39回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜, 横浜
  • Year and Date: 2016-07-20
• [Presentation] Unveiling principle of neural circuits underlying learning, memory and decision-making (2016)
  • Author(s): Ikue Mori
  • Organizer: Sciece Lecture at Department of Life Sciences, Pekin University
  • Place of Presentation: Pekin University, Beijin
  • Year and Date: 2016-05-27
  • Invited
• [Presentation] 線虫行動と神経回路の包括的解析から記憶、学習、意思決定のメカニズムを探る (2016)
  • Author(s): 森郁恵
  • Organizer: 第34回日本生理心理学会大会
  • Place of Presentation: 豊田講堂, 名古屋
  • Year and Date: 2016-05-14
  • Invited
• [Book] "Molecular Mechanisms of learning in C. elegans" In: Learning and Memory: A Comprehensive Reference 2nd Edition (2017)
  • Author(s): Aoki I., Nakano S. and Mori I.
  • Total Pages: 2402
  • Publisher: Elsevier
  • ISBN: 9780128052914
• [Remarks] 森研究室のウェブページへようこそ
  • URL: http://elegans.bio.nagoya-u.ac.jp/~lab/index.html
• [Remarks] 名古屋大学理学研究科ニューロサイエンス研究センター
  • URL: https://nsi.bio.nagoya-u.ac.jp/jp/
• [Remarks] Welcome to Molecular Neurobiology
  • URL: http://elegans.bio.nagoya-u.ac.jp/~lab/index.html