2018 Fiscal Year Annual Research Report
頭部から尾部そして再び頭部に周回する全身性神経回路による環境馴化速度の制御
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18H02484
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| Research Institution | Konan University |
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Principal Investigator |
久原 篤 甲南大学, 理工学部, 教授 (00402412)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | C. elegans / 低温馴化 / 神経回路 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
環境への馴化を制御する脳神経系の機能および、環境応答を司る神経回路のメカニズムの解明は生命科学の大きな課題の一つである。本研究では、オリジナルの温度応答に関わるC. elegansのシンプルな神経回路をつかい、温度馴化現象のメカニズムを多面的に明らかにする。用いる神経回路は、頭部温度受容ニューロンが尻尾の介在ニューロンに接続し、それが再度頭部のハブ介在ニューロンに情報フィードバックを行うという、全身を周回する新規の神経回路である。
C. elegansの低温耐性現象は、時系列な温度馴化を解析する実験系としても有用である。25℃飼育個体は2℃で死滅するが、15℃飼育個体は2℃で生存できる、ところが、25℃で飼育された個体をわずか3時間15℃に置くことで、2℃でも生存できるようになる。この低温馴化に関わる分子とシンプルな神経回路を明らかにするために、哺乳類の記憶学習に必須の転写因子が、神経系において低温馴化スピードを制御しているかを解析した。この転写因子の変異体の低温馴化異常を細胞特異的に回復させ、それらの分子が機能する神経回路を明らかにしたところ、頭部の温度受容ニューロンASJと介在ニューロンRMGであった。ASJとRMGはシナプスやギャップ結合などで直接的に接続していないことから、ASJとRMGを仲介するニューロンをプロテインキナーゼCの構成的活性型フォームを使い、シナプス伝達を構成的に活性化することで同定した。また、RMGと接続している新規の温度受容ニューロン (ADL)も同定した。本研究から動物の温度馴化や神経情報処理の神経ネットワークの基本原理が明らかになると考えられる。
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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
温度記憶を伴う温度馴化現象のメカニズムを多面的に明らかにするために、オリジナルの温度応答に関わるC. elegansのシンプルな神経回路をつかい解析を進めている。具体的には、頭部温度受容ニューロンが尻尾の介在ニューロンに接続し、それが再度頭部のハブ介在ニューロンに情報フィードバックを行うという、全身を周回する新規の神経回路を用いている。
本年度は、ASJとRMGを仲介するニューロンをプロテインキナーゼCの構成的活性型フォームを使い、シナプス伝達を構成的に活性化することで同定した。さらに、RMGと接続している新規の温度受容ニューロン (ADL)も同定したことから、当初の計画通り研究が行われていると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度に同定したC. elegansの温度馴化現象に関わる神経回路における、様々な神経伝達物質の変異体をもちいて、神経回路の分子情報伝達系の同定を目指す。さらに、それらの解析から同定した神経回路については、Ca2+イメージングにより神経回路の温度に対する生理的動態を定量化する。また、次世代DNAシークエンサーを用いたRNAシークエンシング解析から、温度に応答する分子を同定する。同定した遺伝子については、その変異体が存在しないものについては、変異株を作成し、温度馴化への関与を調べる。さらに、同定した遺伝子の発現細胞を調べ、それらの細胞で特異的に遺伝子を発現させることで、温度馴化に関わる神経回路が影響を与える未知の組織を見つける。
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