嗅覚系における神経回路形成の分子機構-嗅神経細胞の標的特異的な軸索投射-

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11170215
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 坪井 昭夫 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (20163868)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西住 裕文 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (30292832) ; 名川 文清 東京大学, 大学院・理学系研究科, 講師 (10241233)
• Keywords: 嗅上皮 / 嗅球 / 嗅神経細胞 / 嗅覚受容体遺伝子 / 遺伝子発現制御 / 軸索投射 / トランスジュニックマウス / ノックインマウス

Research Abstract

申請者らは、嗅細胞の標的特異的な軸索投射の分子機構を解明する為、マウス14番染色体上に隣接して存在する、3つの相同性の高い嗅覚受容体遺伝子(MOR28-MOR10-MOR83)を同定し、それらの発現・投射様式を解析した。その結果、3つの受容体は嗅上皮の最も外側に位置する同じ領域で発現していたが、個々の嗅細胞においては相互排他的に発現している事、並びに、各々の受容体を発現する嗅細胞は、嗅球内で近接してはいるが、互いに異なる糸球に軸索を投射する事が判明した。また申請者らは、このMOR28遺伝子クラスターを含む、460kbのDNAを持っYAC transgenic miceを作製した。このマウスにtransgeneとして導入された外来性のMOR28遺伝子はtau-lacZ遺伝子で標識してある。このtransgenic miceを、内在性のMOR28遺伝子をknock-inの手法により、gap-GFP遺伝子で標識したマウスと交配させ、2種類のMOR28遺伝子の発現を区別して解析し、以下の事を明らかにした。(1)外来性及び内在性のMOR28遺伝子は、嗅上皮の同じ領域で発現していたが、個々の嗅細胞においては相互排他的に発現していた。(2)嗅球においては、外来性のMOR28遺伝子を発現する嗅細胞の投射先は、内在性のMOR28遺伝子を発現する嗅細胞の投射先と同じではなく、それらに隣接する異なる糸球であった。これらの結果は、transgeneとして導入された外来性のMOR28遺伝子が、内在性のものと同じ構造を持つにも拘わらず、遺伝子発現や軸索投射に際しては、各々が独立した遺伝子として振る舞う事を示唆している。更に最近、申請者らは460kbのYAC DNAの上流或いは下流を欠失させたクローンを作製し、それらのtransgenic miceを解析した結果、MOR28遺伝子の上流約100kb及び下流約100kbの領域が、嗅細胞における嗅覚受容体遺伝子の発現制御、及び、特異的な軸索投射に重要である事が明らかとなった。

Research Products

• [Publications] Tsuboi, A.: "Olfactory neurons expressing closely linked and homologous odorant receptor genes tend to project their axons to neighboring glomeruli on the olfactory bulb"The Journal of Neuroscience. 19・19. 8409-8418 (1991)
• [Publications] Touhara, K.: "Functional identification and reconstitution of an odorant receptor in single olfactory neurons"Proceedings of he National Academy of Science of U.S.A.. 96. 4040-4045 (1999)
• [Publications] Tsuboi, A.: "YAC transgenic approach to clarify the mechanisms of odorant gene expression and specific projection of olfactory neurons"Chemical Senses. 24・5. 591-591 (1999)