A comprehensive odor mapping of compartmentalized and valence-encoding MB intrinsic neurons in Drosophila

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K16254
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 阿部 崇志 東京大学, 定量生命科学研究所, 助教 (70756824)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ショウジョウバエ / キノコ体 / 嗅覚記憶学習 / 2光子ライブイメージング / 匂い情報コーディング / 軸索コンパートメント / ドーパミン神経

Outline of Annual Research Achievements

所属研究室において、γMBKCsを転写因子CREBの発現レベル依存的に分離したGal4系統(γCRE-p, γCRE-n)が作出された。これらによりラベルされる神経群は、記憶形成に必須かつ好悪の価値情報をコードしており、忌避/報酬性のパラダイムにおいて相反的に機能する重要なサブタイプであることが行動遺伝学的に明らかにされてきた。
2光子顕微鏡を用いたin vivoイメージングにより、学習前のγCRE-p,γCRE-nのそれぞれに関し、投射先依存的に定義される複数の出力領域のカルシウムレベルを同時計測することで、匂い連合学習における可塑性解析の基盤となる応答プロファイルを得ることを目標とした。
投射先のドーパミン神経の一部を標識するLexA系統によって赤色蛍光タンパク質を共発現させ観測することで、γCRE-p,nの神経軸索の出力コンパートメントを正確に定義した神経活動の解析が可能となった。同様に細胞体領域においてもLexAシステムを併用することで、MBKCsのサブタイプを区別したイメージングを実現した。
軸索コンパートメント、細胞体領域での匂い刺激による応答の記録を完了し、解析を行なった結果、カルシウムレベルでは、これまで考えられてきたものより多数のγMBKCsが匂い刺激により活性化することが明らかになった。また、種々の匂い刺激への応答に関し、各サブタイプに特有の様式があり、かつ、個体を超え保存された性質のものであることを示唆する結果を得た。
以上より、嗅覚連合学習前後のプレシナプスにおける可塑性検証の土台は一定程度整ったと考えられ、CSとUSの連合時の鍵となる分子であるcAMPの新規センサーをカルシウムセンサーと共発現し、顕微鏡下で条件付け学習を行った。これまで提唱されてきた古典的モデルでは説明できない結果が得られ、本現象を生み出す分子機構の解明に向け、解析を開始している。