2016 Fiscal Year Annual Research Report
Dynamic regulation of neural circuit remodeling by scrap & build system
| Project Area | Dynamic regulation of brain function by Scrap & Build system |
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| Project/Area Number |
16H06456
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
榎本 和生 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (80300953)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小澤 岳昌 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (40302806)
今井 猛 国立研究開発法人理化学研究所, 多細胞システム形成研究センター, チームリーダー (70509851)
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| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | 刈り込み / 神経突起 / ニューロン / カルシウム / コンパートメント / ショウジョウバエ / 樹状突起 / 再生 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ショウジョウバエ神経回路を解析モデルとして、神経突起刈り込みと再生のメカニズムを解明することを目的とする。本年度は、ゲノムワイドスクニーニングを行い、ショウジョウバエ変態期における樹状突起のスクラップからビルドへの移行に介在する因子としてマイクロRNAを同定した。このマイクロRNAの発現を可視化できるレポーター系統を作製したところ、このマイクロRNAは変態期において神経細胞に発現誘導されることがわかった。さらにマイクロRNAの機能的ターゲットである転写因子の同定にも成功した。一方、幼虫期に樹状突起をレーザーで切ると、その後数日をかけて再生するが、この過程にもマイクロRNAが必須であることがわかった。したがって、我々が同定したマイクロRNAは、樹状突起再生をトリガーするマスター因子であることが示唆された。
並行して、マウス嗅覚回路を解析モデルとして、アデノ随伴ウィルス（AAV）により単一ニューロンの形態変化を可視化できる方法を開発した。この可視化法を駆使して、マウス脳発達に伴う嗅覚回路リモデリングについて経時的な解析を行い、マウス嗅覚回路二次ニューロン（MT細胞）の樹状突起が刈り込まれる特徴的な時期があることを見出した。さらに、神経活動との関係を明確にするために、過発火型ナトリウムチャネルをMT細胞に発現させて、樹状突起の刈り込みに与える影響を観察している。さらに、２光子顕微鏡を用いて、樹状突起の刈り込みを生体イメージングする方法を確立している。
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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
予定通りに、ショウジョウバエ変態期における樹状突起のスクラップからビルドへの移行に介在する因子としてマイクロRNAを同定した。このマイクロRNAの発現を可視化できるレポーター系統を作製したところ、このマイクロRNAは変態期において神経細胞に発現誘導されることがわかった。さらにマイクロRNAの機能的ターゲットである転写因子の同定にも成功した。一方、幼虫期に樹状突起をレーザーで切ると、その後数日をかけて再生するが、この過程にもマイクロRNAが必須であることがわかった。したがって、我々が同定したマイクロRNAは、樹状突起再生をトリガーするマスター因子であることが示唆された。
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| Strategy for Future Research Activity |
マウス嗅覚神経回路をモデルとして、樹状突起刈り込み機構の解明を進める。具体的には、神経活動との関係を明確にする。並行して、光遺伝学的ツールの開発を進める。具体的には、光活性化型Rab5を用いて、神経突起において局所性エンドサイトーシスを誘導できるシステムを構築する。
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