2020 Fiscal Year Annual Research Report
Dynamic regulation of brain function by Scrap & Build system
| Project Area | Dynamic regulation of brain function by Scrap & Build system |
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| Project/Area Number |
16H06462
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| Research Institution | Fujita Health University |
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Principal Investigator |
宮川 剛 藤田医科大学, 総合医科学研究所, 教授 (10301780)
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| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | 海馬歯状回 / 脱成熟 / 超解像顕微鏡 / ATAC-seq |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、海馬歯状回の神経細胞で生じる脱成熟現象に付随するシナプスでのスクラップ&ビルドに関わる分子機序ならびに脱成熟の神経回路・行動レベルでの役割を明らかにすることを目的として、まず、脱成熟を呈する各種モデルマウスを用いて、超解像顕微鏡観察やSBF-SEM法により脱成熟に伴うシナプスやスパインなどの微小構造の解析を進めた。また、脱成熟を引き起こしたマウスを対象に、海馬歯状回組織でのRNA-seq解析とインフォマティクス解析を行い、脱成熟の発生・固定化・再成熟に関する分子パスウェイを推定した。その結果、脱成熟により神経細胞の分化や発達に関わる遺伝子群の他に、有糸分裂期の誘導に関わる遺伝子群などが大きく変化していることがわかった。また、同様の解析から、脱成熟現象にはゲノムの三次元構造が変化している可能性があることもわかり、ATAC-seq解析を実施したところ、脱成熟に伴ってクロマチンのアクセス性が大規模かつ長期的に変化していることを見出した。続いて、脱成熟に伴う機能レベルでの変化を明らかにするため、遺伝子改変により海馬歯状回の神経細胞で脱成熟が生じているマウスを対象に、in vivo神経活動モニタリングシステムを用いて行動課題遂行中における海馬歯状回の神経活動を記録した。神経細胞の活動頻度には遺伝子改変マウスと野生型マウスの間で大きな差は見られなかった。しかし、機械学習法を用いて解析したところ、野生型マウスでは神経細胞の集合活動にマウスの空間内の存在場所・運動速度・運動方向に関する情報がコードされる一方で、遺伝子改変マウスでは空間内の存在場所に関する情報のコードのみが選択的に障害されていた。これらの結果から、海馬歯状回では、神経細胞の脱成熟に伴うスクラップ&ビルドによって、神経細胞間のネットワークが正常に機能しなくなる可能性があることがわかった。
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| Research Progress Status |
令和2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2年度が最終年度であるため、記入しない。
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