2013 Fiscal Year Annual Research Report
嗅球における匂い経験依存的な神経回路再編の分子機構
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25290015
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Nara Medical University |
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Principal Investigator |
坪井 昭夫 奈良県立医科大学, 医学部, 教授 (20163868)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉原 誠一 奈良県立医科大学, 医学部, 助教 (90360669)
高橋 弘雄 奈良県立医科大学, 医学部, 助教 (20390685)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 成体神経新生 / 嗅球介在ニューロン / 神経活動依存性 / 嗅覚系 |
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| Research Abstract |
嗅球介在ニューロンは胎生期のみならず、成体期においても新生され、新たに神経回路に編入されるというユニークな特徴を持つ。また、嗅球の神経回路は匂い経験に依存して再編されると考えられているが、その機構は明らかにされていない。そこで本研究では、嗅球における匂い経験依存的な神経回路再編の分子機構の解明を目指している。
申請者らはこれ迄に、匂い経験依存的な嗅球介在ニューロンの樹状突起やスパインの発達に関与する遺伝子5T4やNpas4を同定した。本研究では、(１) 5T4やNpas4に関連する因子の探索、並びに、(２) 5T4やNpas4ノックアウトマウスの解析を通して、匂い経験依存的な神経回路再編の分子機構機構とその生理的意義を明らかにする。
今年度は、(１) 5T4やNpas4に関連する因子を、酵母two hybrid 法やChIP-Seq法を用いて単離し、レンチウイルス系を用いて、嗅球介在ニューロンの樹状突起・スパインの発達に関する機能解析を行い、嗅球における匂い経験依存的な神経回路再編の分子ネットワークを解明しつつある。
来年度は、(２) 5T4やNpas4ノックアウトマウスは、嗅球介在ニューロンの樹状突起・スパインの発達に異常が生じると予想されるが、それらの神経回路について、パッチクランプを用いた電気生理学的解析、及び、匂いの弁別学習を用いた行動学的解析を行う予定である。これらの解析を通して、神経系における感覚経験依存的な回路再編の基本原理を明らかにするのみならず、臨床医学的な応用に繋げたいと考えている。
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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
平成25年度では、以下の研究を行った。
(１) 5T4やNpas4関連分子による嗅球介在ニューロンの樹状突起の発達機構
１-１）樹状突起の枝分れを制御する5T4と相互作用する分子の解析
申請者らはこれ迄の解析から、膜蛋白質5T4の細胞内領域が嗅球介在ニューロンの樹状突起の枝分れを制御するのに必要十分な領域であることを明らかにした（申請者ら, J. Neurosci. 32, 2217, 2012）。5T4分子の細胞内領域に結合するものが細胞骨格にシグナルを伝えて、嗅球介在ニューロンの樹状突起の分枝を促進すると推定される。そこで、5T4の細胞内領域に結合する分子の探索を酵母two hybrid法により行った。得られた5T4の細胞内領域と結合する候補分子について、レンチウイルス系を用いて、嗅球介在ニューロンの樹状突起発達に関する機能を解析した。
１-２）樹状突起のスパイン形成を制御するNpas4の下流遺伝子の解析
申請者らはこれ迄の解析から、転写因子のNpas4が嗅球介在ニューロンのスパイン（棘突起）密度を匂い刺激依存的に制御していることを明らかにした（申請者ら、投稿中）。Npas4が発現を制御する下流遺伝子群の中にスパイン形成を誘導するものが含まれると推測される。そこで、Npas4の下流遺伝子を、Npas4抗体を用いたクロマチン免疫沈降シークエンシング（ChIP-Seq）法により探索した。得られたNpas4下流の候補遺伝子について、レンチウイルス系を用いて、嗅球介在ニューロンのスパイン形成における機能を、解析した。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成26年度には、以下の研究を行う予定である。
(１) 5T4やNpas4関連分子による嗅球介在ニューロンの樹状突起の発達機構
前年度に引き続き膜蛋白質5T4の細胞内領域に結合する分子や、転写因子Npas4がプロモーター領域に結合する下流遺伝子に関して、それぞれ嗅球介在ニューロンの樹状突起発達やシナプス形成における機能を解析する。これまでに、5T4と結合する分子としてWntのシグナル伝達因子や、Npas4の下流遺伝子として大脳皮質でシナプス形成を制御している転写因子やシグナル伝達因子が得られている。本研究では、これら候補分子に加えて、新たなスクリーニングにより得られたものが、どのようにして嗅球介在ニューロンの樹状突起発達やシナプス形成を制御するのかについて解析する。これら候補遺伝子の中で、ノックアウトマウスが既に存在するものは、そのマウス嗅球介在ニューロンの樹状突起発達やスパイン形成に関して、GFP遺伝子を搭載したレンチウイルスベクターを側脳室に感染させ可視化することにより解析する。これらの解析を通して、匂い経験依存的な樹状突起発達やシナプス形成の分子機構を明らかにする。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
H25年度では、消耗品購入や研究補助者謝金などの支出を控えたので、直接経費が140万円程残った。
H26年度では、消耗品購入や研究補助者謝金などの支出が、H25年度と同程度に見込まれるので、前年度分と今年度分を合わせても、直接経費は残らないと思われる。
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