小脳コネクトーム形成機構

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24370088
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 日比 正彦 名古屋大学, 生物機能開発利用研究センター, 教授 (40273627)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 小脳 / 神経回路形成 / ゼブラフィッシュ / 蛍光タンパク質 / 可視化 / ライブイメージング / 変異体 / 神経発生

Outline of Annual Research Achievements

１．ゼブラフィッシュを用いた神経回路形成のライブイメージング
小脳神経回路を構成する顆粒細胞・プルキンエ細胞・投射神経（eurydendroid細胞）・下オリーブ核ニューロン特異的に転写活性化因子Gal4を発現するトランスジェニック（Tg）系統を単離した。これらTg系統とGal4依存性レポーターTg系統を交配し観察することで、下オリーブ核ニューロンから対側プルキンエ細胞への投射（登上線維）、顆粒細胞からのプルキンエ細胞・投射神経への投射を確認した。また、顆粒細胞の軸索は平行線維を形成するが、初期に軸索はランダムに伸長し、軸索どうしの反発作用によって平行線維が形成されることを見出した。また、顆粒細胞の軸索形成と腹側への細胞体の移動は連動していることを明らかにした。
２．小脳神経回路形成の分子機構の解明
（１）IV型コラーゲンを介した顆粒細胞軸索形成機構：IV型コラーゲンcol4a6およびcol4a5の変異体では、顆粒細胞の軸索走行に異常を示す。これら変異体では、中枢神経組織を覆う基底膜の構造に異常を有しており、異常な基底膜に沿って顆粒細胞の軸索が異常に走行することを見出した。このことから、基底膜が軸索を標的ニューロンに導く重要な役割を果たしていると考えられた。（２）Contactin1による神経回路形成機構；失調様遊泳異常を示すメダカ変異体roの原因遺伝子としてcontactin1bを同定した。ゼブラフィッシュcontactin1a/1bの変異体を作製し、Contactin1の機能が真骨魚類で保存されていることを見出した。（３）遺伝子プロファイリング解析：顆粒細胞、プルキンエ細胞特異的に蛍光タンパク質を発現するTg系統から、これら細胞をFACSを用いて単離、RNA-seqを行い、顆粒細胞、プルキンエ細胞特異的遺伝子を多数単離した。これらの内、神経回路形成に関与する候補遺伝子に関して、変異体作製を開始した。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Type IV Collagen Controls the Axogenesis of Cerebellar Granule Cells by Regulating Basement Membrane Integrity in Zebrafish. (2015)
  • Author(s): Takeuchi M, Yamaguchi S, Yonemura S, Kakiguchi K, Sato Y, Higashiyama T, Shimizu T, Hibi M.
  • Journal Title: PLoS Genetics Volume: 11 Pages: e1005587
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1005587
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] PRMT8 as a phospholipase regulates Purkinje cell dendritic arborization and motor coordination. (2015)
  • Author(s): Kim JD, Park KE, Ishida J, Kako K, Hamada J, Kani S, Takeuchi M, Namiki K, Fukui H, Fukuhara S, Hibi M, Kobayashi M, Kanaho Y, Kasuya Y, Mochizuki N, Fukamizu A.
  • Journal Title: Science Advances Volume: 1 Pages: e1500615
  • DOI: 10.1126/sciadv.1500615
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 真骨魚類に見る小脳の進化と発生 (2016)
  • Author(s): 日比正彦、竹内未紀、山口信悟*、松田光司*、原雄一郎、榊原考将、工樂樹洋、吉田将之、清水貴史
  • Organizer: 第121回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: 郡山
  • Year and Date: 2016-03-28 – 2016-03-30
  • Invited
• [Presentation] Transcriptome analysis of granule cells and Purkinje cells in zebrafish cerebellum. (2015)
  • Author(s): Takeuchi M, Yamaguchi S, Hayashi T, Sakakibara Y, Matsuda K, Hara Y, Hayashi T, Kuraku S, Shimizu T, Hibi M.
  • Organizer: 第38回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2015-07-28 – 2015-07-31
• [Presentation] Evolution and development of cerebellar neural circuitry in teleosts. (2015)
  • Author(s): Hibi M, Takeuchi M, Yamaguchi S, Matsuda K, Hayashi T, Hara Y, Hayashi T, Sakakibara Y, Yoshida M, Kuraku S, Shimizu T.
  • Organizer: 第48回日本発生生物学会大会
  • Place of Presentation: つくば
  • Year and Date: 2015-06-02 – 2015-06-05
• [Presentation] Integrity of basement membrane is important for axogenesis of cerebellar granule cells. (2015)
  • Author(s): Takeuchi M, Yamaguchi S, Hayashi T, Yonemura S, Hara Y, Hayashi T, Kuraku S, Shimizu T, Hibi M.
  • Organizer: 第48回日本発生生物学会大会
  • Place of Presentation: つくば
  • Year and Date: 2015-06-02 – 2015-06-05
• [Presentation] Formation and function of cerebellar neural circuitry. (2015)
  • Author(s): Hibi M.
  • Organizer: Zebrafish Systems Biology Workshop
  • Place of Presentation: Jaenlia Research Campus, Virginia
  • Year and Date: 2015-04-22 – 2015-04-24
  • Int'l Joint Research / Invited