2018 Fiscal Year Annual Research Report
Analysis of chromatin structural change leading to experience-dependent neuronal plasticity
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18J40121
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
酒井 晶子 新潟大学, 医歯学系, 特別研究員(RPD)
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| Project Period (FY) |
2018-04-25 – 2021-03-31
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| Keywords | 臨界期 / 抑制性ニューロン / PV細胞 / クロマチン / ChIP-seq / コヒーシン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生後の脳の正常な発達には、経験により神経回路の可塑性が高まる「臨界期」が重要である。臨界期は遺伝子発現の変化を伴うが、その基盤となる細胞種特異的なクロマチン動態は、複雑なネットワークから成る生後の脳の解析の難しさからほとんど分かっていない。本研究では、遺伝子制御領域間の相互作用を司り、神経細胞の発達に重要なコヒーシンに着目し、マウス大脳皮質視覚野の発達をモデル系として臨界期のクロマチン動態を明らかにすることを目的とする。
本年度はまず、臨界期の開始に必須な特定の抑制性ニューロン（PV細胞）の発達におけるコヒーシンの役割を検討するために、コヒーシン関連因子をPV細胞特異的に欠損させるマウス系統を作成した。このマウスでは、成体になる前の発達期の段階で致死率が高いことが分かった。組織学的解析から、PV細胞が臨界期までに成熟していないことが示唆された。これらのことからコヒーシンによるクロマチン構造制御がPV細胞の発達に必須の役割を持つこと、ひいては脳機能の発達に重要であると考えられた。さらに、臨界期のPV細胞における、コヒーシンに依存した遺伝子発現調節を調べるために、PV細胞特異的に蛍光を発するレポーターマウスを作成し、トランスクリプトーム解析の準備を進めた。
また、臨界期の大脳皮質視覚野を用いて、コヒーシンのゲノムワイドな結合位置をChIP-seq法により決定した。コヒーシンの局在は、経験依存的にPV細胞に取り込まれ臨界期を開始させる転写因子であるOtx2の結合部位とよく一致していた。今後、PV細胞特異的なクロマチン動態をより詳細に調べることで、臨界期を引き起こすために必要なクロマチン構造変化とコヒーシンの役割が明らかになると期待される。
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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
本年度はプロジェクトの進行に必須な、PV細胞特異的にコヒーシン関連因子をノックアウトするコンディショナルマウスの作成を進めたところ、成体になる前に死ぬ個体の割合が多かったものの、ある程度安定的に実験用マウスが生まれる状況に至った。また、トランスクリプトーム解析およびクロマチン因子のゲノムワイド解析には、当初の計画では抑制性ニューロン全てを分取する予定であったが、より精度の高い結果を得るためにPV細胞のみを分取する計画に変更した。そのためレポーターを導入したマウス系統の作成、およびフローサイトメトリー等の実験条件の検討が新たに必要になったが、いずれも順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
PV細胞特異的にコヒーシン関連因子を欠損させたマウスを用いて、本年度に見つけた発達異常について解析を進める。特に、組織学的に脳において神経細胞特異的なクロマチン因子の局在の異常がないか等を調べる。さらに、神経細胞および回路の機能発達におけるコヒーシンの役割について、視覚野の臨界期にマウスの片目遮蔽を行い、数日後に左右の目の視覚回路に変化(弱視)が見られるかを、in vivo単一細胞記録法を用いて電気生理学的に検討する。
また、現在確立を進めている細胞種特異的な網羅的局在解析の系を用いて、臨界期のPV細胞におけるエンハンサーおよびコヒーシンの結合部位を同定するとともに、細胞種特異的なトランスクリプトーム解析を行う。臨界期PV細胞における、コヒーシン依存的な遺伝子発現の網羅的解析からコヒーシンにより制御され得る遺伝子群を明らかにする。
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Research Products
(3 results)
