2021 Fiscal Year Final Research Report

Behavioral genetics of the neuronal system required for memory acquisition, consolidation and retrieval

Research Project

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Project/Area Number	19H03268
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Basic Section 45010:Genetics-related
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	Tabata Tetsuya 東京大学, 定量生命科学研究所, 教授 (10183865)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	阿部崇志東京大学, 定量生命科学研究所, 助教 (70756824) 山崎大介東京大学, 定量生命科学研究所, 講師 (80588377) 清水一道東京大学, 定量生命科学研究所, 助教 (50808095) 廣井誠東京大学, 定量生命科学研究所, 助教 (80597831)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords	記憶 / ドーパミン / グルタミン酸 / GABA / アデニル酸シクラーぜ / 同時検出器 / cAMP / ショウジョウバエ
Outline of Final Research Achievements	Flies can be conditioned by the association of an odorant or conditioned stimulus (CS) with electric shock or an unconditioned stimulus (US) reinforced with dopaminergic neurons. (1) We found that glutamate is a cotransmitter in a subset of dopaminergic neurons and partially attenuates memory performance. (2) The type I Ca2+/calmodulin-stimulated adenylate cyclase (AC) in Kenyon cells (KCs) is thought to act as the coincidence detector that integrates Ca2+ influx in a restricted population (5-10%) of KCs, which is specific to each odorant (CS) and G protein activation resulting from the dopamine reception (US) in all KCs, and thus increases the cAMP concentration in the KCs that receive both CS and US relative to the rest of the KCs. However, the increase in the cAMP concentration resulting from the CS alone was also mediated by the same dopamine neurons that reinforce the US and thus in all KCs, which is inconsistent with the notion that AC acts as the coincidence detector.
Free Research Field	神経科学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	（１）知的障害が見られる脆弱X症候群の原因遺伝子FMRPのショウジョウバエ相同遺伝子の変異によって代謝型グルタミン酸受容体がKCsで過剰発現し記憶障害を引き起こすことが報告されているが、それはCotransmitterとしてのグルタミン酸シグナルの本研究により生理的機構として説明される。（２）匂い刺激がドーパミンシグナルを誘導しKCsでcAMPを生成することの発見は、現在広く受け入れられているメカニズムでは匂いを受容したKCsを他のKCsから区別することができ無いことを示唆し、数十年にわたって信奉されてきた同時検出機構の検証が必要である。