Mechanisms underlying development and function of neural circuit for memory formation in Drosophila

2010 Fiscal Year Self-evaluation Report

• Project Area: Systems molecular ethology to understand the operating principle of the nervous system
• Project/Area Number: 20115005
• 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: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 多羽田 哲也 The University of Tokyo, 分子細胞生物学研究所, 教授 (10183865)
• Project Period (FY): 2008 – 2012
• Keywords: 長期記憶 / ショウジョウバエ / Mushroom body / CREB / cAMP / 転写解析

Research Abstract

脳機能を支える神経回路パターンは長い進化の過程で脳機能による淘汰のフィードバックを受けており、神経回路の発生メカニズムは、脳の機能発現を最適化するようにデザインされている。神経回路の機能と、それを形成するメカニズムの両者を有機的に理解することが必要であると考える。本研究は、ショウジョウバエの匂い記憶中枢であるMushroom body(MB)をモデルとして、神経経回路形成と匂い記憶形成機構の統合的な理解をはかる。ショウジョウバエの匂い記憶形成において中心的な役割を担っているmushroom body (MB)の形成機構と、そこにおける長期記憶形成の分子メカニズムを明らかにする。
(1)長期記憶形成に伴い発現する遺伝子の同定
匂いと電気ショックを連合させた忌避記憶学習において記憶の前後でMBからRNAを抽出し、記憶形成により転写される遺伝子を同定し、その機能を明らかにする。
(2)MB形成に機能する遺伝子群の同定
MBの形態形成に機能する様々な転写因子、細胞認識に関わる因子などを選別し、その遺伝子に対応するヘアピンループRNAをMBに発現させ、表現型を観察し、MB形成に機能する遺伝子を明らかにし、形成メカニズムを理解する。
(3)イメージングによる神経機能の解析
記憶に伴う遺伝子機能を解析するためにCREBの発現、Caレベルなどを指標に記憶形成に機能するMBの神経細胞を同定し、記憶形成メカニズムを明らかにする。

Research Products

• [Journal Article] The Wnt5/Planar cell polarity pathway regulates axonal development of the Drosophila mushroom body neuron. (2011)
  • Author(s): Shimizu, K., Sato, M., Tabata, T.
  • Journal Title: J.Neuroscience 31 Pages: 4944-4954
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Recognition of pre-and postsynaptic neurons via nephrin/NEPH1 homologs is a basis for the formation of the Drosophila retinotopic map. (2010)
  • Author(s): Sugie, A., Umetsu, D., Yasugi, T., Fischbach, K.-F., Tabata.T.
  • Journal Title: Development 137 Pages: 3303-3313
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Coordinated sequential action of EGFR and Notch signaling pathways regulates proneural wave progression in the Drosophila optic lobe. (2010)
  • Author(s): Yasugi, T., Sugie, A., Umetsu, D., Tabata, T.
  • Journal Title: Development 137 Pages: 3193-3203
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Optimizing Drosophila Olfactory Learning with a Semi-automated Training Device. (2010)
  • Author(s): Murakami, S., Dan, C., Zagaeski, B., Maeyama, Y., Kunes, S., Tabata, T.
  • Journal Title: Journal of Neuroscience Methods. 188 Pages: 195-204
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The Fat/Hippo pathway regulates the progress of neural differentiation signaling in the Drosophila optic lobe.Dev.
  • Author(s): Kawamori, H., Tai, M., Sato, M., Yasugi, T., Tabata, T.
  • Journal Title: Growth Diff. in press
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Mechanisms underlying Drosophila memory formation (2010)
  • Author(s): 多羽田哲也
  • Organizer: 第33回日本分子生物学会・第83回日本生化学会大会合同大会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2010-12-07
• [Presentation] Transcriptome analysis of olfactory aversive memory in Drosophila mushroom body (2010)
  • Author(s): 村上智史
  • Organizer: 第33回日本分子生物学会・第83回日本生化学会大会合同大会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2010-12-07
• [Presentation] Cellular and molecular mechanisms underlying neural formation in Drosophila visual system development (2010)
  • Author(s): 多羽田哲也
  • Organizer: International Symposium on Drosophila Bio-Resource : Pioneering life science research with Drosophila Genetic Resources
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2010-03-17
• [Presentation] Spatio-temporal regulation of DER and Notch signaling pathways organizes the proneural wave progression in medulla neuroblast development (2009)
  • Author(s): 多羽田哲也
  • Organizer: Neurobiology of Drosophila
  • Place of Presentation: Cold Spring Harbor
  • Year and Date: 2009-09-29