2023 Fiscal Year Research-status Report
Elucidation of common regulatory mechanisms of behaviour in vertebrates by functional analysis of PACAP with genome-editing technology.
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21K06246
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
中町 智哉 富山大学, 学術研究部理学系, 講師 (30433840)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松田 恒平 富山大学, 学術研究部理学系, 教授 (60222303)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | PACAP / ゼブラフィッシュ / 行動解析 / 記憶学習 / 社会性行動 / in situ hybridization |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では真骨魚類特異的ゲノム重複により重複化したPACAPまたはPAC1-R遺伝子について、遺伝子改変技術などを用いて行動生理学的な解析を行うことにより、脊椎動物の動作基盤を解明することを目的として研究を進めている。これまでにCRISPR/Cas9法を用いて、PACAP1およびPACAP2 KOゼブラフィッシュ、PAC1a-RおよびPAC1b-R KOゼブラフィッシュ系統の作出に成功した。これらのうち、PACAP2 KOゼブラフィッシュではホモ型個体で高い死亡率を示すことが明らかとなった。
PACAPと記憶学習行動との関係性について、ゼブラフィッシュ(zf)PACAP1またはzfPACAP2の腹腔内投与後の短期記憶への影響を評価するため、新たにE字型の記憶学習評価方法を確立した。zfPACAP1投与はE字迷路学習を用いた短期の空間認知機能を増強させたが、zfPACAP2投与では効果が見られなかった。また、PAC1a-RKO またはPAC1b-R KOゼブラフィッシュでは、ともに野生型ゼブラフィッシュよりも短期記憶能が低下した。これらの結果から、重複化したzfPACAPのうち、短期には主にPACAP1と2つのPAC1-Rが関連している可能性が示唆された。また、昨年に引き続き実施している社会性行動の評価系を用いた実験において、zfPACAP1またはzfPACAP2の腹腔内投与実験を再度検証したところ、zfPACAP2の腹腔内投与は社会性行動を増加させたが、PACAP1の腹腔内投与は社会性行動に影響を与えなかった。この結果は重複化したPACAPのうち、PACAP1のみが社会性行動の制御に関わることを示唆している。さらにin situ hybridization法により、ゼブラフィッシュにおけるPAC1a-RとPAC1b-RmRNAの脳内分布について明らかになり、多くの脳領域で両PAC1-R mRNAが存在するものの、一部の脳領域では一方のPAC1-R mRNAのみが局在することが明らかになったことから、これらの脳領域では片方のPAC1-Rが特異的な機能を担う可能性が考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
PACAP投与後の行動解析実験およびPAC1-R mRNAのin situ hybridizationは順調に進んでおり、結果も得られている。一方で、PACAPまたはPAC1-R KOゼブラフィッシュの繁殖・飼育がうまくいっておらず、実験に使用するために十分な個体数を確保できなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
上述のように、PACAPまたはPAC1-R KOゼブラフィッシュの個体数が確保できなかったことから、今年度は繁殖を優先することにした。現状では個体数が回復してきているので、次年度にはKOゼブラフィッシュを用いた解析を中心として実験を進める予定である。また、魚類のストレス応答におけるPACAPの機能解析についてもCRHとの関連性に焦点を当てて研究を進める。
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| Causes of Carryover |
使用予定であったKOゼブラフィッシュの繁殖・飼育状況が良くなく、実験に使用するには十分な個体数を確保できなかった。繁殖を優先することにより個体数が増えつつあるため、実験期間を延長して、KOゼブラフィッシュなどを用いて行動学的実験や分子生物学的実験を進める。
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