2023 Fiscal Year Annual Research Report
神経回路再編における神経突起の選択的除去メカニズムの解明
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21K15102
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
古澤 孝太郎 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任助教 (30898961)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 神経回路再編 / シナプス / 神経突起 / 刈り込み |
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| Outline of Annual Research Achievements |
脳神経回路の大まかな配線は胎児期に形成されるが、この時期の脳神経回路は過剰量の神経突起やシナプスを形成している。そのため、その後の発達過程において余分な神経突起やシナプスを刈り込むことにより、機能的な情報処理回路へと成熟する。これまで、発達期における脳神経回路刈り込みの制御メカニズムは、軸索・樹状突起・シナプスなどの異なる神経コンパートメントごとに研究されてきたが、単一ニューロン内の神経コンパートメントが選択的に刈り込まれる時空間制御メカニズムは全く理解されていなかった。この問題に取り組むためには、単一ニューロンにおいて、それぞれの神経コンパートメントの刈り込みを同時に観察できる実験モデルを用いる必要がある。申請者は、ショウジョウバエ感覚ニューロンを実験モデルとして用いることにより、神経コンパートメント（シナプス・樹状突起）選択的除去メカニズムの解明に繋げることができると考え研究に取り掛かかった。まず、遺伝子の機能欠失スクリーニングにより、シナプス刈り込み、および樹状突起刈り込みに必要な遺伝子を探索したところ、樹状突起刈り込みにはCullin1が必要である一方で、シナプス刈り込みにはUbe3aが必要であることを見つけた。さらに、Ube3aがシナプス刈り込みを誘導する分子メカニズムを探求したところ、Ube3aはキネシンモータータンパク質依存的にシナプス前部へと輸送され、BMP受容体の分解を介してシナプス刈り込みを誘導することを明らかにした。今後も、この研究において確立された実験モデルを駆使することにより、神経コンパートメント選択的除去の分子基盤の解明に貢献することができると考えている。
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