2016 Fiscal Year Annual Research Report
Relationships between intracellular pH rhythms and action potential rhythms in Drosophila pacemaker neurons
| Project/Area Number |
15H06232
|
|---|
| Research Institution | University of Toyama |
|---|
Principal Investigator |
森岡 絵里 富山大学, 大学院理工学研究部(理学), 助教 (80756122)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-08-28 – 2017-03-31
|
| Keywords | 中枢時計ニューロン / キイロショウジョウバエ / 細胞内pH / 活動電位 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、キイロショウジョウバエの体内時計を統合する中枢時計ニューロン（LNs）に見られる細胞内pHリズムが、活動電位形成などのLNsの最終的な概日性出力に及ぼす影響を明らかにすることを目的とした。
まず、pH感受性蛍光タンパク質を用いたイメージング実験の結果、非‐時計ニューロンでは細胞内pHはほぼ一定であったことから、細胞内pHリズムがLNs特異的なものであることが示された。ショウジョウバエ歩行活動記録システムを新規導入し、細胞内pH調節に関与すると考えられる4候補遺伝子に対するRNAiを、LNs特異的に発現させた系統の行動リズム解析を行った。その結果、ミトコンドリアのカリウム‐プロトン交換輸送体LETM1をノックダウンした系統において、フリーランリズムが有意に長周期化することが明らかとなった。また、免疫組織化学的解析の結果、LETM1ノックダウンがLNsにおけるコア時計タンパク質PERIODおよびTIMELESS発現リズムの振幅減少あるいは位相変位を引き起こすことが明らかとなった。
さらに、新たに電気生理実験装置を構築することにより、LNsのwhole-cellパッチクランプ解析を可能にし、異なる細胞外pH条件下でのLNs活動電位記録を試みた。その結果、LNs自発的神経発火は、細胞外pH依存的にその頻度が増加し、この頻度変化はLETM1ノックダウンにより消失することが示された。また、光による発火頻度増加応答（CRY応答）を解析した結果、細胞外pHが酸あるいはアルカリに傾いた条件下では、CRY応答が有意に減少することが分かった。本研究結果は、LNsの細胞内pHリズムが時計遺伝子の分子振動およびニューロン活性と連動していることを示し、分子振動と神経活動出力をリンクさせる新たな細胞内メカニズムとして、細胞内pHとLETM1が関与する可能性を強く示唆している。
|
| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
|
