線虫の神経系におけるRas-MAPキナーゼ系の機能の解明

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13035007
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 飯野 雄一 東京大学, 遺伝子実験施設, 助教授 (40192471)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 國友 博文 東京大学, 遺伝子実験施設, 助手 (20302812)
• Keywords: 線虫 / 化学走性 / 行動可塑性 / Rhs-MAPキナーゼ / シグナル伝達 / グルタミン酸受容体 / 嗅覚

Research Abstract

我々は以前に、線虫のMAPキナーゼ(MAPK)が匂い刺激により嗅覚神経内で迅速に活性化されること、また、Ras-MAPK経路の嗅覚神経における機能が効率よい嗅覚受容に必要であることを明らかにした。本研究ではこの発見をさらに推し進め、Ras-MAPK経路が嗅覚順応にも重要な機能を果たすことを明らかにした。まず、新たな嗅覚順応のアッセイ系を開発し、これを早期順応と呼ぶこととした。早期順応においては、線虫を5分間、匂い物質に曝すことにより、線虫のその匂いへの応答(化学走性)が顕著に低下する。Ra-MAPK経路の複数の変異体が早期順応に著しい欠損を示した。興味深いことに、この順応現象は単一の嗅覚神経内でのダウンレギュレーションのメカニズムにより起こるものではなく、神経回路に依存した可塑性であった。すなわち、この順応には複数の嗅覚神経から入力を受ける介在神経である、AIY神経の機能が必須であった。5分間の匂い刺激により、嗅覚神経のみならずAIY介在神経においてもMAPKが活性化されることが確認された。さらに、Ras遺伝子の細胞特異的発現実験により、AIY神経におけるRasの機能が嗅覚順応に重要であることが分かった。これらの結果より、Ras-MAPK経路は嗅覚神経で働いて嗅覚受容に関わる一方、嗅覚刺激に対する線虫の可塑的な応答を介在神経レベルで調節していることが明らかとなった。また、AMPA型受容体GLR-1の変異体も早期順応に欠損を示すことを見出し、Ras-MAPK経路がGLR-1を調節する可能性についてさらに追求している。

Research Products

• [Publications] T.Ishihara, Y.Iino, A.Mohri, I.Mori, K.Gengyo-Ando, S.Mitani, I.Katsura: "HEN-1, a secretory protein with an LDL receptor motif, regulates sensory integration and learning in Caenorhabditis elegans"Cell. 109. 639-649 (2002)