2016 Fiscal Year Research-status Report
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15K14310
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
飯野 雄一 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (40192471)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 最小回路 / 合成生物学 / 化学走性 / 走化性 / 行動 / シンタキシン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
線虫C.エレガンスは成虫で302個の神経細胞を持ち、その全神経回路の構造が分かっている。しかし、それぞれの行動にはこの一部分だけを使っていると予想されるが、個々の行動にどの程度の神経が必要か、どのような神経回路があれば行動を引き起こせるかは通常の細胞破壊等の方法では容易に知り得ない。そこで、本研究では合成生物学的手法を用いて、線虫の全神経回路のうち生存、前進後退運動、機械刺激への反応、化学走性行動のそれぞれに必要な最小回路の再構成を目指している。
このために、シナプス伝達に必須なunc-64を用いている。すなわち、unc-64が欠損した変異体に細胞特異的に正常型unc-64を発現することにより、特定の神経だけシナプス伝達が回復したトランスジェニック株を得る。前年度にunc-64のアイソフォームをテストし、unc-64aのcDNAで回復が起こることが分かり、さらにglr-1, unc-17, unc-47, acr-2の各プロモーターでunc-64aを発現誘導する人工遺伝子を染色体に導入した株を得ていたので、今年度はこれらを掛け合わせることにより、さまざまなプロモーターの組み合わせにて、すなわちさまざまな神経の組み合わせにてunc-64を発現する系統を得た。これらの表現型を調べたところ、unc-17プロモーターによる発現は生存に必須であり、unc-17pとunc-47pでは前進後退がゆっくりながら回復し、unc-17p、unc-47p、acr-2pで前進後退がよく回復するが、機械刺激への応答は回復しなかった。一方、unc-17p、acr-2p、glr-1pでは前進後退も機械刺激応答も回復した。これより、特定の神経回路の再構成により特定の行動を作り出すことができることがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
「研究実績の概要」欄に記載したように、特定のプロモーターの組み合わせで特定の行動を回復できた。しかし、問題はこれらのプロモーターでどの神経の機能が回復しているかである。使ったプロモーターはいずれもかなりの数の神経で発現しており、発現細胞を確認するのは簡単ではない。また、unc-64a自体にマーカーがついていなかったため、１コピー挿入株で実際にどの神経で発現が回復しているかが分からない。これを確認する作業に追加の時間が必要である。
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| Strategy for Future Research Activity |
unc-64aにmCherryを結合した株を作成し、Cre/loxPシステムでの組換えを用いてOn/Offがはっきり切り替わるようにした染色体挿入株を作りなおす。それにより必要な発現神経を同定する。
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| Causes of Carryover |
シナプス伝達に必須な遺伝子を欠損する変異体に細胞特異的にその遺伝子を導入することにより、神経回路の再構成の実験を進め、致死性を回復させた上、前進後退行動を行うことができるような回復株も得られた。しかし、必要神経を特定する作業に時間を要したため、これを完了させるために追加の時間が必要である。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
unc-64aにmCherryを結合した株を作成し、Cre/loxPシステムでの組換えを用いてOn/Offがはっきり切り替わるようにした染色体挿入株を作りなおす。
このために、Cre/loxPベクターを作成し、unc-64aとmCherryとを結合するなどの操作に制限酵素や修飾酵素、トランスフォーメーションキットを用いる。さらに、一コピーでの挿入株を作成するためDNA精製キット、線虫培養のための培地を用いる。
得られた株の発現細胞を観察するために共焦点顕微鏡を用いる。画像の解析のためのソフトウェアが必要である。
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Research Products
(5 results)
