2019 Fiscal Year Research-status Report
自発神経活動依存的な樹状突起の「勝ち」「負け」決定機構
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19K06886
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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) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 神経回路形成 / 自発神経活動 / 嗅球 / 樹状突起 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、発達期に固有の自発神経活動がパターン変化を示すと同時に樹状突起の選択的刈り込みを行う嗅覚僧帽細胞をモデルとして、活動パターンの脱同期が「勝者」「敗者」の接続バイアスを生じる可能性を検証するものである。今年度は自発神経活動の下流で樹状突起の刈り込みを制御する細胞内分子メカニズムに明らかにするべく研究を行った。Rhoファミリー低分子量Gタンパク質であるRhoサブファミリーをCRISPR/Cas9システムを用いて細胞レベルでノックアウトすると樹状突起の刈り込みが抑制され、gRNAに耐性を持つRhoAの過剰発現により回復した。このことから、僧帽細胞の樹状突起刈り込みにはRhoサブファミリーが必要であることがわかった。また、Kir2.1の過剰発現やNMDA受容体のノックアウトによる樹状突起の刈り込み異常もRhoAの発現により回復したことから、神経活動依存的な樹状突起刈り込みにRhoAが必要であることがわかった。さらに生後3‐5日のマウスから単離した嗅球組織切片にNMDA刺激を行い、RhoA、Rac1に対するFRETプローブを用いてそれぞれのタンパク質の活性化を観察した。RhoA、Rac1ともに活性化が見られたが、Rac1はシナプス入力が強いと推測される糸球体の領域で活性化が起こるのに対して、RhoAは糸球体では活性化は見られず、細胞体で活性化が見られた。これらの結果は、神経活動がRho、Racの2つの相反する働きを持つGタンパク質をそれぞれ異なる部位で制御することが、樹状突起の「勝ち」「負け」を決定している可能性を示唆している。
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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
これまでに、嗅球内の自発神経活動と発達期の樹状突起の刈り込みという2つの現象を繋げるメカニズムが見いだせていなかったが、今回細胞内での実動部隊を明らかにできた。また、神経活動下流での細胞内シグナルの非対称性が最終的な樹状突起の「勝者」「敗者」決定を行っている可能性を示唆した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、光遺伝学的手法を用いて、実際に単一細胞にある複数の樹状突起間の非対称性形成過程を操作する実験を行うとともに、シナプス、受容体、シグナル伝達分子などの局在部位あるいはそれらの活性化部位など、何が非対称性の実態であるのかを明らかにしていく。
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| Causes of Carryover |
論文投稿準備のための執筆活動が研究活動の大半を占めたことにより、次年度使用額が生じた。新型コロナウイルス対応のため不透明な部分があるが、次年度分は引き続き光遺伝学等を用いた動物実験を行う費用として使用予定である。
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Research Products
(3 results)
