線虫C.elegansの神経回路における感覚情報処理の基礎過程の解析

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15029251
• Research Institution: National Institute of Genetics
• Principal Investigator: 石原 健 国立遺伝学研究所, 構造遺伝学研究センター, 助手 (10249948)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 桂 勲 国立遺伝学研究所, 構造遺伝学研究センター, 教授 (00107690)
• Keywords: 線虫 / 学習 / 神経機能 / LDL受容体モチーフ / チロシンキナーゼ / 受容体

Research Abstract

動物は,環境から様々な情報を感覚細胞を通じて受容し、神経回路上で必要な情報を取捨選択・統合し適切な応答をする。その際、それまでの経験(記憶)などに応じて、感覚情報に対する応答が変化する。我々は、高次の感覚情報処理システムに関わる新しい分子機構を明らかにすることを目的として、C.elegansをモデルとして用い、学習・感覚情報の選択などの高次行動に関わる変異体について遺伝学的解析を行っている。
我々は、一つの刺激に対する応答には異常はないが、二つの感覚情報の統合に異常を持つhen-1変異体の解析を行っている。このhen-1変異体は学習にも異常がみられる。hen-1変異体の原因遺伝子は、LDL受容体リガンド結合ドメインを持つ分泌タンパク質をコードしており、ショウジョウバエの発生制御遺伝子産物と配列上Jebと弱い相同性を持つ。HEN-1は二つの神経でのみ発現し、神経小胞と同じ機構で軸索へ運ばれる。この分子は成熟した神経回路において細胞非自律的に働くことから、この分子は感覚情報の修飾や学習に広く関わる新規の神経機能調節因子であると考えている。
ショウジョウバエの発生制御タンパク質Jebの受容体がDALKであることがわかった。DALKは、ヒトALK(anaplastic lymphoma kinase)のショウジョウバエ相同遺伝子産物であり、受容体型チロシンキナーゼをコードする。ALKのC.elegans相同遺伝子scd-2は、耐性形成制御に関わる遺伝子として同定されたが、詳細な解析は行われていない。そこで、C.elegansのscd-2変異体の行動解析の結果、二つの感覚情報の統合とNaClと飢餓の対提示による条件付け後のNaClに対する走化性のの変化のパラダイムにおいて、hen-1変異体と類似の表現型を示した。このことは、SCD-2がHEN-1の受容体である可能性を示唆している。

Research Products

• [Publications] 石原 健: "線虫C.elegansにおける感覚情報の統合と学習に関わる分子メカニズム"生物物理. 43. 287-290 (2003)
• [Publications] 石原 健: "高次脳機能の発現:線虫C.elegansにおける学習の分子機構"実験医学. 21. 2399-2404 (2003)
• [Publications] 石原 健: "線虫学習行動の分子遺伝学:連合学習制御遺伝子"蛋白質・核酸・酵素. 49. 450-455 (2004)
• [Publications] Kiyotaka Ohkura et al.: "SDF-9, a protein tyrosine phosphatase-like molecule, regulates the L3/dauer developmental decision through hormonal signaling in C.elegans."Development. 130. 3237-3248 (2003)
• [Publications] Kohji Miyahara et al.: "TBX2/TBX3 transcriptional factor homologue controls olfactory adaptation in Caenorhabditis elegans."Journal of Neurobiology. 58. 392-402 (2004)