2014 Fiscal Year Annual Research Report
遺伝学的技術を用いたホヤ幼生の光感覚入力から行動出力に至る神経回路の機能解析
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24687008
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
堀江 健生 筑波大学, 生命環境系, 助教 (10455925)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ホヤ / 神経回路 / 光受容細胞 / 行動 / 光遺伝学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、神経系を可視化したトランスジェニック系統の作製や突然変異体の作製などの トランスポゾン技術を応用した遺伝学的な技術と、ニューロンの機能を解析するための光遺伝学的な技術を活用して、光感覚入力から行動出力に至る神経回路について、その全貌を細胞レベル、遺伝子レベルで明らかにすることを目的としている。具体的には以下の4つの実験を行っている。①光感覚入力から行動出力に至るまでの神経回路の解析、②光感覚入力に応答するニューロンの活動イメージング、③光感覚入力に応答するニューロンの機能解析、④感覚入力に対して行動異常を示す変異体の単離とその原因遺伝子の解析。
光受容細胞において経シナプストレーサーWGAを発現させ、光受容細胞を起点とする神経回路のトレース実験を行ったところ、脳内の一部のニューロンに入力していることが明らかとなった。光受容細胞が入力するニューロンについて、各種ニューロン特異的な系統を用いて解析を行ったところ、GABA作動性ニューロンとグルタミン酸作動性ニューロンに入力している可能性が示された。
光受容細胞においてCa2+指示蛍光タンパク質G-GECo1.1を発現させ、Ca2+イメージングを行ったところ、光受容細胞は可視光刺激により細胞内のCa濃度を減少させた。このことから、光受容細胞は可視光に対して過分極応答を行うことが示唆された。また、様々な感覚器、ニューロンでG-GECO1.1を発現させCa2+イメージングを行うことにより、脳内に存在する感覚器官の一つであるコロネット細胞が光に対して応答することが明らかにし、コロネット細胞が新奇の光受容器官である可能性を示唆する結果を得た。
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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
感覚入力に対して行動異常を示す変異体の単離とその原因遺伝子の解析については、変異体を得ることはできていないので進展が遅れているが、その他の研究についてはおおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
感覚入力に対して行動異常を示す変異体の単離とその原因遺伝子の解析については、すでに得ている変異体の候補遺伝子からスクリーニングを進める。そのほかの研究項目については、研究計画書の通りに進める。
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| Causes of Carryover |
所属する実験研究棟の改修工事に伴い、物品の購入に支障が出たために繰り越しを行った。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
繰り越した費用を含んだ額を執行する予定である。
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