2016 Fiscal Year Annual Research Report
神経行動形質を決定付ける遺伝子―環境相互作用の細胞機構
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16H06371
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
山元 大輔 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (50318812)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木村 賢一 北海道教育大学, 教育学部, 教授 (80214873)
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| Project Period (FY) |
2016-05-31 – 2021-03-31
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| Keywords | 神経可塑性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
P1ニューロンからの電気応答記録の条件設定を進め、安定して記録可能な状態を確立することができた。一度ギガオームシールが得られると、最長でほぼ１時間にわたり、膜電位、膜電流を観察可能である。被験個体をチャンバー中に半固定し、脳を露出させた上でさらに酵素処理によりニューロン膜への電極のアクセスを可能にする。whole cell patchの状態となったのち、脳を浸している外液を灌流することができ、その組成を変えることで、薬理学的処理も容易となった。P1ニューロンはfruitless遺伝子のプロモーターによってGFPを発現させて蛍光ラベルし、それを指標として電極の位置決めを行った。P1ニューロンの比較的近傍に、P1から入力を受けると予想されるP2bニューロンも標識されていた。そこで、P2bニューロンからも電気活動の記録を行った。この系を利用して社会経験依存的な機能変容を探ることとした。通常の条件で飼育した野生型個体のP1ニューロンについて膜電流特性を解析し、複数の極めて発達した一過性K+電流成分の存在を見出した。これと並行して、社会経験に依存した行動の変容に寄与する接触化学感覚の入力系を把握すべく、前肢フェロモン受容細胞の網羅的同定を推し進めた。一方、セロトニン合成酵素遺伝子突然変異をsatori変異に導入すると経験依存的なオス同士の求愛がほぼ完璧に抑制されるとの発見に基づき、P1ニューロンと潜在的にシナプス接続するニューロンの中にセロトニン作動性のものがある可能性をGRASP法で検討し、そのようなニューロンの存在する可能性を認めた。さらに、セロトニン以外にドーパミンの合成低下によっても経験依存的オス間求愛の抑制が生じる可能性が示唆された。
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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
当初、P1ニューロンから安定した電気活動記録が困難と思われたが、その後、隣接する別の介在ニューロン、P2bからも反復的に記録を行うことで、それまで看過して来た事実が明らかとなった。すなわち、P1ニューロンの膜特性がはなはだ特異であるため、当初から正しく膜電位記録ができていたにも拘らず、技術的問題が存在すると疑念を持ったということである。P1ニューロンとは異なり、P2bニューロンはオーソドックスな特性を有していたため、両者の比較によってこの事実が判明した。その上で、さらに条件の改善に努め、全体としては研究は順調に進んだ。
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| Strategy for Future Research Activity |
今回の経験を生かし、以後はP1ニューロンの特異な性質が何に起因するのか、多様な実験プロトコルを適用して解析する。P1ニューロンが一般的なニューロンとは異なる生物物理学的特性を有するのは、多種感覚入力を重み付けしながら統合するその機能の故と考えており、この問題の解明こそ、経験依存的な行動の変容の理解に直結するものと思われる。
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