2014 Fiscal Year Annual Research Report
ショウジョウバエ成虫型時計細胞ネットワークの発生メカニズムと生物学的意義の解明
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14J00445
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
瓜生 央大 筑波大学, 生命環境系, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| Keywords | 神経ネットワーク構築 / 新規遺伝子発見 / 時計細胞発生 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ほとんどの動物は体内に概日時計を持っている。概日時計は脳内にある時計細胞という神経細胞のネットワークにより構成されている。時計細胞のネットワークは個体の成長とともに発達していく事が分かっている。例えばキイロショウジョウバエは、幼虫期の脳内に15個の時計細胞を持つのに対して、成虫羽化後には150個もの時計細胞を持つ。成虫期において新たに獲得される時計細胞は、成虫の概日時計システムに必須の機能を担う。これにより動物は時期特異的な活動リズムを示すと考えられる。しかし、どのようなメカニズムで時計細胞が発生するのか、時計細胞ネットワークが変化する生物学的意味は解明されていない。本研究の目標は、キイロショウジョウバエを研究材料として、概日時計の中枢を構成する細胞ネットワークが、幼虫期から成虫期に至る発生過程、すなわち変態期において、
【１】いつどこで ＝ 発生過程における時間的・空間的な時計細胞誕生の系譜
【２】どのように ＝ 時計細胞の発生を制御する分子メカニズム
【３】なぜ ＝ 時計細胞ネットワークが幼虫型から成虫型へと変化する生物学的意味
獲得されるのかを、分子生物学、遺伝学、行動学、そしてイメージングの技術を駆使して解明することを目的としている。平成26年度は（１）いつどこで（２）どのように、についての解析を重点的に行なった。１）いつどこで;変態期における時計細胞の増加とそれに伴うネットワークの構築機構の解明を目指し、様々なマーカー系統を活用して時間的・空間的な時計細胞誕生の系譜を解析した。その結果、ほとんどの時計細胞群が蛹化後48時間以内に揃う事、２）どのように;時計細胞発生に関わる遺伝子の探索を行なった。標的遺伝子として173遺伝子について検定を行った。検定の結果、活動リズム形成に重要な役割を担う時計細胞の発生に関わる遺伝子を4つ発見した。
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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
私は本プロジェクトの達成のために3つのアプローチを設定した。すなわち、概日時計の中枢を構成する細胞ネットワークが、幼虫期から成虫期に至る発生過程において、
【１】いつどこで ＝ 発生過程における時間的・空間的な時計細胞誕生の系譜
【２】どのように ＝ 時計細胞の発生を制御する分子メカニズム
【３】なぜ ＝ 時計細胞ネットワークが幼虫型から成虫型へと変化する生物学的意味である。採用初年度では（１）の完了と（２）におけるスクリーング解析を計画していた。その結果、（１）いつどこで＝イメージングの技術による発生過程における時間的・空間的な時計細胞誕生の解析の完了、（２）どのように＝時計細胞の発生に関わる遺伝子を発見した。このような状況であるので本プロジェクトの達成度は順調に進んでいる、と判断している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究の推進方策としては（２）どのように、でのアプローチで発見した時計細胞の発生に関わる遺伝子の詳しい機能解析を行う予定である。具体的には、遺伝子発現を抑制した場合の個体における活動リズム変化の行動学的解析、残存する時計細胞でのリズムの遺伝学・免疫組織的解析、これらの遺伝子が発生過程のいつ機能しているか分子生物学的解析を行っていく。当初の予定では、蛹期に増加する時計細胞の発生にターゲットを絞っていた。しかし、今回発見したいくつかの遺伝子は、発生初期段階で脳に存在する時計細胞に重要である可能性が示唆された。ゆえに、今後は蛹期だけではなく、発生初期段階での時計細胞発生もターゲットとして解析していく。
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Research Products
(2 results)
