2017 Fiscal Year Annual Research Report
Hierarchical self-organization of circadian system: synchronization of cellular oscillators and pacemaker coupling
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15H04679
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
本間 さと 北海道大学, 脳科学研究教育センター, 招へい教員 (20142713)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
榎木 亮介 北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (00528341)
小野 大輔 名古屋大学, 環境医学研究所, 助教 (30634224)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 生体リズム / 時計遺伝子 / 視交叉上核 / イメージング / 結合振動子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、以下の２つの研究を行った。
１.中枢時計自己組織化におけるGABAの役割：2種のGABAノックアウトマウスを用い、SCNスライスをマルチ電極ディッシュ上に培養し、発光・蛍光イメージングを行った。PER2::LUC、自発発火、細胞内カルシウムレベルの3機能の同時計測系を構築し、長期計測を行ったところ、数分間隔で繰り返す神経発火バーストに同期した細胞内カルシウムの上昇を観察した。さらに、VGAT flox miceのSCNにSynapsin-Creをアデノ随伴ウィルスを用いて導入し、部位特異的GABAノックアウトマウスを作成した。その結果、行動リズムの断片化が観察された。今後、ノックアウトの程度と表現型との相関を検討する。さらに、薬理的操作によるSCN概日時計自己組織化におけるGABAの役割を検討した。その結果、野生型マウスSCNへのGABA受容体拮抗剤の投与、および、GABA欠損マウスSCNスライスへのGABA投与により、それぞれの表現型が生じることを明らかにし、SCNにおけるGABAの機能を確認した。
２.神経ネットワークと細胞リズムの相関：細胞内カルシウムリズムの発振メカニズムを時定数の異なる2種のカルシウムセンサーGCaMP6fとGCaMP6sを用いて検討し、SCN細胞にはCalcium transientsがみられないことを示し、カルシウムレベルの概日リズムは細胞内カルシウムのBasal levelの変動であることを明らかにした。また、蛍光センサーを用いてSCNの膜電位を長期計測したところ、カルシウムレベルはPER2と同様に部位特異的な位相分布を示すのに対し、膜電位および自発発火は、SCN全体で位相が一致しており、SCNの部位によって、遺伝子・カルシウムと膜電位、自発発火のリズム位相が異なることを明らかにした。SCNのリズム出力位相を統一するメカニズムと考えられる。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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