温度情報から神経活動への変換機構
Publicly Offered Research
| Project Area | Integrative understanding of biological phenomena with temperature as a key theme |
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| Project/Area Number |
18H04693
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
森 郁恵 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (90219999)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2019)
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| Budget Amount *help |
¥9,880,000 (Direct Cost: ¥7,600,000、Indirect Cost: ¥2,280,000)
Fiscal Year 2019: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2018: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
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| Keywords | 線虫C. elegans / cGMPダイナミクス / Guanylyl Cyclase (GCY) / Phosphodiesterase (PDE) / MASTキナーゼ / 興奮・抑制バランス / 温度嗜好性 / 老化 / cGMP動態 / PhosphoDiEsterase (PDE) / DiAcylGlycerol (DAG) 動態 / 温度受容 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
線虫の温度記憶に主要な役割を果たす温度感覚ニューロンAFDは、過去の飼育温度依存的に温度刺激に応答して細胞内カルシウム濃度を変動させる性質を持つ。このカルシウム濃度変化にはその上流ではたらくとされるcGMPの生合成が必須であることが知られている。我々は、cGMPの蛍光プローブであるcGi-500を用いてAFDにおけるcGMPダイナミクスを観察し、AFDの感覚末端でカルシウムと同様に過去の飼育温度依存的にcGMP濃度が変動することを発見した。また、AFDの温度受容に必須であるとされる3つの Guanylyl Cyclase：GCY-8, GCY-18, GCY-23およびcGMPの分解を担うPhosphodiesterase (PDE) の変異体を用いてAFDの cGMP ダイナミクスを調べたところ、温度情報からcGMPダイナミクスへの変換にはGCY-8、GCY-18、GCY-23、PDE-5が関与し、cGMPダイナミクスからカルシウムダイナミクスへの変換にはPDE-1、PDE-5が関与することを明らかにした。さらに我々は、AFDから放出される神経ペプチドとグルタミン酸が下流の介在ニューロンAIYに興奮性と抑制性のシグナルを伝達し、AFDで作用するMASTキナーゼによってその相反するシグナルのバランスが調節されることで温度嗜好性が規定されていることを明らかにした。また、AFD-AIYのカルシウム応答パターンによって過去の摂食経験に依存した温度嗜好性がコードされていることが明らかとなった。さらに、AFDを起点とする温度情報が複数の異なる神経回路を介して様々な行動出力に変換されていることを示した。また、個体の老化に伴うAFDの形状と応答特性を解析した結果、老化個体において熱感受性Guanylyl CyclaseがAFDに凝集し、AFDの温度応答範囲が広くなることを示した。
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| Research Progress Status |
令和元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 |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(17 results)
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[Journal Article] A behavior-based drug screening system using a Caenorhabditis elegans model of motor neuron disease2019
Author(s)
Ikenaka, K., Tsukada, Y., Giles, A.C., Arai, T., Nakadera, Y., Nakano, S., Kawai, K., Mochizuki, H., Katsuno, M., Sobue, G.,Mori, I.
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Journal Title
Sci Rep.
Volume: 9
Pages: 10104-10104
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] Presynaptic MAST Kinase Controls Bidirectional Post-Synaptic Responses to Convey Stimulus Valence during C. elegans Thermotaxis2019
Author(s)
Shunji Nakano, Muneki Ikeda, Yuki Tsukada, Xianfeng Fei, Takamasa Suzuki, Rhea Ahluwalia, Ayana Sano, Rumi Kondo, Kunio Ihara, Koichi Hashimoto, Tetsuya Higashiyama & Ikue Mori
Organizer
22nd International C.elegans Conference
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[Presentation] Alteration of Synaptic Valence Controls a C. elegans Navigation Behavior2019
Author(s)
Shunji Nakano, Muneki Ikeda, Yuki Tsukada, Xianfeng Fei, Takamasa Suzuki, Rhea Ahluwalia, Ayana Sano, Rumi Kondo, Kunio Ihara, Koichi Hashimoto, Tetsuya Higashiyama & Ikue Mori
Organizer
第3回「脳情報動態」領域会議
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