2018 Fiscal Year Annual Research Report
Mechanism of spontaneous activity-dependent discrete circuit formation
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17K14944
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
藤本 聡志 九州大学, 医学研究院, 助教 (50586592)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 自発神経活動 / 樹状突起 / 神経回路形成 / 嗅球 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、神経活動依存的な刈り込みを介して回路形成を行う僧帽細胞をモデルとして、自発神経活動パターンの脱同期が神経回路の特異性を決定するカギとなる因子であるかどうかを明らかにすることを目的としている。本年度は以下に2点について明らかにした。
(1)鼻孔閉塞により刺激依存的な嗅神経細胞の神経活動を遮断した条件下において、僧帽細胞の後シナプス構造は形成される。また、Kir2.1を僧帽細胞に過剰発現させて神経活動を抑制した条件下でも僧帽細胞の後シナプス構造は形成される。これらのことから僧帽細胞はまず神経活動非依存的にシナプスを形成した後に、神経活動依存的に樹状突起刈り込みを行うことがわかった。この結果は僧帽細胞の発達が神経活動に依存的しない過程と神経活動依存的な過程の2ステップで起こることを示唆している。
(2)僧帽細胞の樹状突起刈り込みはグルタミン酸作動性の興奮性シナプス伝達によるものであることが明らかとなっていた。また、本年度以前の結果から、嗅神経細胞からのグルタミン酸伝達は必要ないことが分かっていたが、依然としてグルタミン酸の由来は不明であった。僧帽・房飾細胞特異的にテタヌス毒素を発現するマウスを解析したところ、僧帽細胞の樹状突起刈り込みが抑制されたことから、これらの細胞間でのグルタミン酸を介した興奮性シナプス伝達が樹状突起の刈り込みに必要であることが明らかとなった。
樹状突起の接続特異性を決める細胞内シグナル分子については僧帽細胞にCRISPR/Cas9ベクターや候補遺伝子の導入を行うことにより、樹状突起刈り込みに関与する分子をいくつか特定することができた。引き続きこれらの細胞内シグナルカスケードおよび、神経活動との関連性を明らかにしていく。また、依然として複数の樹状突起から「勝ち」「負け」を決定し、1本の主樹状突起を形成する機構は不明であり今後の解決されるべき課題である。
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