Molecular basis of functional neural circuits of excitatory and inhibitory neurons in the cerebral cortex

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17K01976
• Research Institution: The University of Tokushima
• Principal Investigator: 平山 晃斉 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(医学域), 准教授 (40437398)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 神経回路 / 抑制性神経細胞

Outline of Annual Research Achievements

ホモフィリックな細胞接着分子であるクラスター型プロトカドヘリン(c-Pcdh)遺伝子群は、CTCFの制御下で確率的な発現様式を持ち、個々の神経細胞に分子的多様性を与えるが、その役割は未だ明らかとはいえない。一方、大脳皮質の興奮性と抑制性の神経細胞は別々の場所で産生され、大脳皮質で統合されて機能的な神経回路を形成するが、その分子基盤は不明な点が多い。本研究では、抑制性の神経細胞でc-Pcdh 遺伝子群およびCTCFを操作することで神経回路がどのように変化するかの詳細な解析をおこない、c-Pcdh遺伝子群のホモフィリックな細胞接着やCTCFによる確率的な遺伝子発現制御が機能的神経回路形成の分子基盤として働いていることを明らかとする。 これまでに特定のc-Pcdhを抑制性神経細胞特異的に欠損させたマウスの解析から、顕著に抑制性神経細胞数が減少する時期があることが明らかとなった。CTCFでも同様の結果が得られた。また、てんかん様の症状を示した。次に、特定のc-Pcdhを抑制性神経細胞特異的に欠損させるのと同時に、欠損した細胞を蛍光タンパク質で可視化できるマウスを用いて、セルソーターにより蛍光タンパク質を発現している細胞のみを回収した。また、コントロールとして、蛍光タンパク質を発現しているがc-Pcdhを欠損していない抑制性神経細胞も同様にセルソーターで回収した。回収した神経細胞からRNA抽出をおこない、次世代シークエンサーによる網羅的な解析をおこなった。 その結果、c-Pcdhが欠損した抑制性神経細で発現が変動している遺伝子が同定できた。