2021 Fiscal Year Annual Research Report
一酸化炭素を介したドーパミン放出機構の解明とその生物学的役割の同定
| Project/Area Number |
19H01013
|
|---|
| Research Institution | Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science |
|---|
Principal Investigator |
齊藤 実 公益財団法人東京都医学総合研究所, 脳・神経科学研究分野, 副所長 (50261839)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上野 耕平 公益財団法人東京都医学総合研究所, 脳・神経科学研究分野, 副参事研究員 (40332556)
宮下 知之 公益財団法人東京都医学総合研究所, 脳・神経科学研究分野, 主席研究員 (70270668)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | ドーパミン / シナプス伝達 / ショウジョウバエ / 学習記憶 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
これまでの研究から嫌悪性匂い条件付けでは、記憶中枢キノコ体の神経細胞に対して、条件付け中だけでなく条件付け後にも持続するドーパミン（DA）放出があることを見出した。条件付け中に放出されるDAを停止しても正常に学習が起こるのに対して、条件付け後に放出されるDAを停止すると、顕著な学習障害が起こること、学習強化を担うことが明らかになった。またDA神経細胞のリアノジン受容体またはシナプス後部のキノコ体神経細胞の一酸化炭素合成酵素の発現を抑制することで、条件付け中のDA放出に大きな影響を与えず条件付け後DA放出が抑制されることが分かった。これらの遺伝学的手法では発現期から発現を抑制するため、観られた効果が発生学的影響による可能性を否定できない。
そこで本年度は化学遺伝学的手法を導入して、急性にDA神経細胞のリアノジン受容体またはキノコ体神経細胞の一酸化炭素合成酵素の活性を抑制しても条件付け後DA放出が抑制されることを確認した。一方、条件付け中のDA放出は嫌悪刺激に応じてグリア細胞から放出されるGluによるDA神経細胞のカイニン酸受容体の活性化に依存して起こることを明らかにした。さらにDA神経細胞のカイニン酸受容体発現を抑制すると条件付け中のDA放出が抑制されるが、条件付けは正常に成立することも確認した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
コロナ禍により予定していた研究協力者の協力が困難となり、薬理学的検証の実施が遅れ、その後計画していた行動薬理の実験も実施が遅延した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
ex vivo解析の結果から、条件付け後のDA放出は、通常の電位依存性Ca2+チャンネルを介した細胞外Ca2+流入に依存した典型的シナプス伝達と異なり、細胞内貯蔵庫からのリアノジン受容体を介したCa2+流出に依存した非典型的シナプス伝達であることが示唆されている。しかし近年のコネクトーム解析等から、キノコ体神経細胞とDA神経細胞は相互に典型的シナプス伝達を行っていることが示唆されており、条件付け後DA放出にも、キノコ体神経細胞からDA神経細胞への典型的なシナプス伝達が関与する可能性は除外できない。そこで、条件付け後DA放出に対応したキノコ体神経細胞からDA神経細胞へのシナプス伝達が起きているか機能イメージング解析で検討すると共に、熱遺伝学的手法を用いて、キノコ体神経細胞からDA神経細胞へのシナプス伝達を停止させたときにも、条件付け後DA放出が起こるか否か、対応した条件付け学習の障害が起こるか否かを調べる。条件付け後DA放出が非典型的シナプス伝達である可能性に対して、条件付け中のDA放出は典型的シナプス伝達であることが示唆されている。そこでこれを検証するため、典型的シナプス伝達に関与するアクティブゾーン構成タンパク、電位依存性Ca2+チャンネルの発現をDA神経細胞で抑制して、条件付け中および条件付け後DA放出に与える影響を調べる。
|
