2017 Fiscal Year Research-status Report
CREB活性化パターンから明らかにする記憶の獲得・固定化・読み出し機構
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15K06699
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
山崎 大介 東京大学, 分子細胞生物学研究所, 助教 (80588377)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ショウジョウバエ / キノコ体 / CREB / オプトジェネティクス / in vivo イメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度までの研究ではショウジョウバエのキノコ体γ細胞をCREB活性の高いもの(γCRE-p)と低いもの(γCRE-n)に分け、行動実験におけるそれぞれの機能を解析した。その結果、γCRE-p細胞は罰記憶に必須で、報酬記憶には阻害的に働き、反対にγCRE-n細胞は報酬記憶に必須で、罰記憶に阻害的に働くことを示した。本年度はこの両者の相互抑制的な性質をオプトジェネティクスとin vivoカルシウムイメージングを組み合わせて解析したところ、片方の細胞群を光依存的に活性化させた場合、もう一方の細胞群は抑制されることを見出した。また、この相互抑制機構は直接的なものではなく、両細胞群の下流細胞（MBON）とそこから上流細胞(DAN)へのフィードバックによるものと予想された。これを検証するため、まずγCRE-pあるいはγCRE-n細胞に特異的なMBONを行動実験により探索したところ、両細胞群はそれぞれ特異的に制御するMBONを下流に持つことを見出した。さらに、γCRE-pあるいはγCRE-n細胞の上流細胞(DAN)との関係を調べたところ、罰記憶形成に必要なDANは罰記憶の維持のためには抑制する必要があり、反対に報酬記憶形成に必要なDANは報酬記憶維持のために抑制される必要があることを発見した。これらの結果は学習前後でDANの働きが逆転する可能性を示しており、γCRE-p/γCRE-n細胞、MBONを含めた価値情報の形成・維持ネットワークを解明するための重要な手がかりとなることが予想される。
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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
キノコ体を遺伝子の働きで分けて解析した初めての例として、行動実験とイメージングのデータをまとめて学術論文として発表した。学習前後でキノコ体上流細胞の機能が変化する現象も発見したが、これは忘却・記憶維持にも繋がるトピックでありこのメカニズムを明らかにすることが今後の課題となる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度の研究で見出したγCRE-p/γCRE-n細胞から下流細胞を経由するフィードバック経路は嗅覚連合学習における価値情報の付与・維持機構の解明に直結すると考えられる。これを明らかにするため、今後はγCRE-p/γCRE-n細胞の活性調節と上流細胞DANとの神経活動の相関をイメージングを用いて解析していく。
また、別の観点から、CREB活性は神経興奮性の重要なマーカーであると報告されており、低CREB活性であるはずのγCRE-n細胞が報酬学習には必須である点は興味深い。これに着目して、γCRE-n細胞のトランスクリプトーム解析にも取り組んでいきたい。
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| Causes of Carryover |
論文をまとめるに当たってトランスジェニックフライ作製の優先順位が下がったため、次年度に予算を繰り越すこととした。継続する研究課題としてトランスクリプトーム解析が有効と考えられるため、そちらへ方針転換する。
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