ペプチドによる神経回路修飾の動態を単一ニューロン～神経回路レベルで俯瞰する

2013 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25440166
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 阿部 秀樹 名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (90396804)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: ペプチド / 神経修飾 / 開口放出 / イメージング

Research Abstract

脳内ペプチドによる細胞レベルでの修飾現象と個体レベルで現れる持続的行動変化の間に隠れて研究が進んでいない、神経回路レベルにおけるペプチド神経修飾が果たす役割を探ることを目的として生殖行動の動機づけに関わると考えられている終神経GnRHペプチド神経系を対象に研究を進めている。
本年度は、単一ペプチドニューロンの興奮-分泌連関から放出されたペプチドによる神経修飾機構の解析を統合的に扱うことを目指した新たな実験系として、キンギョにおける嗅球を構成する神経細胞と終神経GnRHニューロンの共培養系を作製した。
この共培養系を用いて、単一細胞エレクトロポレーション法によって開口放出関連分子と機能性蛍光タンパク質との融合タンパク質を単一終神経GnRHペプチドニューロンに遺伝子導入・発現させ、ライブセルイメージングを行うことが可能となった。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

キンギョ嗅球構成ニューロンと終神経GnRHニューロンの共培養系の作製方法が概ね完成したこと。また、この共培養中の単一終神経GnRHニューロンに対して高頻度で単一細胞エレクトロポレーション法を用いて遺伝子導入を行うことが可能となったため。

Strategy for Future Research Activity

今後はまず開口放出関連分子と機能性蛍光タンパク質との融合タンパク質を遺伝子導入した単一終神経GnRHペプチドニューロンを薬理的・電気的に賦活化させたときの同蛍光タンパク質からの蛍光の時空間変化を解析する。これによりデータ取得条件を最適化させた後に、同ニューロンが示す自発発火活動のパターン・頻度変化に伴う開口放出変化を解析する。
また今年度よりトランスジェニックメダカを用いた視蓋神経回路に対するGnRHペプチドの修飾作用を解析するために、キンギョ視蓋神経応答をin vivo状態で記録することを開始し、いかなる視覚刺激に対する応答がGnRHにより修飾されうるのかを解析する。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

研究計画調書　研究計画(4)に記載したトランスジェニックメダカ作製を初年度は人的物的余裕がなく開始することが出来なかったため。また遺伝子導入した終神経GnRHニューロン初代培養系を使用した実験が初年度は実験系の構築部分が主であったために、予想よりも消耗品費がかからなかったため。
トランスジェニックメダカ作製にかかる分子生物学実験に必要な消耗品ならびに初代培養系をしようしたイメージング実験に必要な培養試薬、生理学実験試薬などの消耗品、ならびに視覚生理実験系を構築するために必要な機材の購入に使用する。

Research Products

• [Journal Article] The saccus vasculosus of fish is a sensor of seasonal changes in day length (2013)
  • Author(s): Nakane, Y., Ikegami, K., Iigo, M., Ono, H., Takeda, K., Takahashi, D., Uesaka, M., Kimijima, M., Hashimoto, R., Arai, N., Suga, T., Kosuge, K., Abe, T., Maeda, R., Senga, T., Amiya, N., Azuma, T., Amano, M., Abe, H., Yamamoto, N. & Yoshimura, T.
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 4 Pages: 2108
  • DOI: 10.1038/ncomms3108
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Burst generation mediated by cholinergic input in terminal nerve -gonadotrophin releasing hormone neurones of the goldfish. (2013)
  • Author(s): Kawai, T., Abe, H., and Oka, Y.
  • Journal Title: J. Physiol. Volume: 591 Pages: 5509-5523
  • DOI: 10.1113/jphysiol.2013.258343
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Whole brain-pituitary in vitro preparation of the transgenic medaka (Oryzias latipes) as a tool for analyzing the differential regulatory mechanisms of LH and FSH release (2013)
  • Author(s): Karigo, T., Aikawa, M., Kondo, C., Abe, H.,, Kanda, S. and Oka, Y.
  • Journal Title: Endocrinology Volume: 155 Pages: 536-547
  • DOI: 10.1210/en.2013-1642
• [Presentation] Neural mechanism underlying socially-regulated female mating receptivity in medaka fish (2013)
  • Author(s): Teruhiro Okuyama, Saori Yokoi, Hideki Abe, Yasuko Isoe, Yuji Suehiro, Haruka Imada, Minoru Tanaka, Takashi Kawasaki, Shunsuke Yuba, Yoshihito Taniguchi, Yasuhiro Kamei, Kataaki Okubo, Atsuko Shimada, Kiyoshi Naruse, Hiroyuki Takeda, Yoshitaka Oka, Takeo Kubo, Hideaki Takeuchi
  • Organizer: 第36 回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
  • Year and Date: 20131203-20131206
• [Presentation] 神経修飾ペプチドの放出および放出されたペプチドによる神経修飾機構解析のためのキンギョ終神経GnRHニューロン・嗅球構成細胞共培養系 (2013)
  • Author(s): 志賀将雄・阿部秀樹
  • Organizer: 第10回水棲動物の行動と神経系シンポジウム
  • Place of Presentation: 鹿児島大学
  • Year and Date: 20131130-20131201
• [Presentation] Morphological analysis of the early development of GnRH neuron systems in the EGFP-expressing transgenic medaka lines (2013)
  • Author(s): Takahashi, A., Sadiqul, I., Akazome, Y., Abe, H., Okubo, K., and Oka, Y.
  • Organizer: 43rd Annual Meetings, Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: San Diego
  • Year and Date: 20131109-20131113
• [Presentation] Ascending general visceral sensory pathways from the commissural nucleus of Cajal in goldfish (2013)
  • Author(s): Uezono, S., Yamada, Y., Abe, H. and Yamamoto, N.
  • Organizer: 43rd Annual Meetings, Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: San Diego
  • Year and Date: 20131109-20131113
• [Presentation] メダカの配偶者選択の分子神経基盤 (2013)
  • Author(s): 奥山輝大，横井佐織，阿部秀樹，磯江泰子，末廣勇司，今田はるか，島田敦子，川崎隆史，弓場俊輔，谷口善仁，亀井保博，田中実，成瀬清，武田洋幸，岡良隆，久保健雄，竹内秀明
  • Organizer: 日本動物学会第84会大会
  • Place of Presentation: 岡山大学
  • Year and Date: 20130926-20130928
• [Presentation] 終神経GnRH ニューロンが視覚神経回路に及ぼす作用の解析 (2013)
  • Author(s): 馬谷千恵・阿部秀樹・岡良隆
  • Organizer: 日本動物学会第84会大会
  • Place of Presentation: 岡山大学
  • Year and Date: 20130926-20130928
• [Presentation] 開口放出・神経修飾機構解析を目的としたキンギョ終神経GnRHニューロン初代培養系 (2013)
  • Author(s): 阿部秀樹・志賀将雄
  • Organizer: 日本動物学会第84会大会
  • Place of Presentation: 岡山大学
  • Year and Date: 20130926-20130928
• [Remarks] 名古屋大学大学院生命農学研究科水圏動物学研究分野
  • URL: http://www.agr.nagoya-u.ac.jp/~hikaku/
• [Remarks] 水圏動物学研究分野神経生理学研究グループ（阿部）
  • URL: http://lfbphysiol.wordpress.com/