個体間コミュニケーションによる行動変容の分子神経機構の解明

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26291069
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 飯野 雄一 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (40192471)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 異性間相互作用 / 個体群密度 / 嗅覚可塑性 / 線虫C. elegans / フェロモン

Outline of Annual Research Achievements

A)雄の線虫が飢餓条件であっても雌雄同体の存在により塩への正の走性を持つよう学習する現象について、インスリン経路の各種変異体でこの学習を測定した。その結果、同じインスリン経路の変異体であってもまちまちな行動が得られ、結果の解釈が困難であった。
B)フェロモンによりSNET-1ペプチドの発現が低下する現象について、関与する因子を探索した。TGFβ経路について集中的に検索した。その結果、TGFβであるDAF-7や、TGFβ受容体DAF-1, DAF-4の変異体ではSNET-1の発現が上昇していた。R-SMADであるDAF-8とDAF-14の変異体でも同様であった。他の現象ではco-SMADのDAF-3は逆の表現型を示すが、この変異体も同様であった。一方、skiであるDAF-5では異常が見られなかった。以上より、通常のTGFβ経路と異なる働きがSNET-1を制御しているとわかった。daf-1およびdaf-14の細胞特異的レスキューをおこなったところ、多くの組織でレスキューし、分泌性の因子の関与が推定された。
C)GAPであるsipa-1の変異体が嗅覚順応に欠損を示す。これについて調べたところ、rap-1の活性化型が同じ表現型を示したので、rap-1がsipa-1のターゲットであることが推定された。
D)NaClと餌の連合学習で繰り返し条件づけを行う実験で、個体間のフェロモン等による相互作用が制御に関わる可能性を考えて個体群密度を変えて実験を行ったが、学習の程度に差はなかった。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

TGFβ経路のSNET-1発現制御への関わりを調べているが、daf-1, daf-14が多数の組織でレスキューしたことから、相互作用と機能部位について、追加の実験が必要になった。

Strategy for Future Research Activity

TGFβ経路のレスキュー実験を、コピー数を下げてさらに行う。

Causes of Carryover

daf-1, daf-14が多数の組織でレスキューしたため、追加の実験が必要になった。

Expenditure Plan for Carryover Budget

TGFβ経路のレスキュー実験を、コピー数を下げてさらに行う。この結果まで得られたら論文にまとめて発表する。

Research Products

• [Journal Article] A Gustatory Neural Circuit of Caenorhabditis elegans Generates Memory-Dependent Behaviors in Na(+) Chemotaxis. (2017)
  • Author(s): Lifang Wang, Hirofumi Sato, Yohsuke Satoh, Masahiro Tomioka, Hirofumi Kunitomo and Yuichi Iino
  • Journal Title: J Neurosci Volume: 37 Pages: 2097-2111
  • DOI: 10.1523/JNEUROSCI.1774-16.2017
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Optogenetic activation of axon guidance receptors controls direction of neurite outgrowth. (2017)
  • Author(s): Endo, M., Hattori, M., Toriyabe, H., Ohno, H., Kamiguchi, H., Iino, Y., and Ozawa, T.
  • Journal Title: Sci Rep Volume: 6 Pages: 23976
  • DOI: 10.1038/srep23976.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Accurate Automatic Detection of Densely Distributed Cell Nuclei in 3D Space. (2016)
  • Author(s): Toyoshima, Y., Tokunaga, T., Hirose, O., Kanamori, M., Teramoto, T., Jang, M.S., Kuge, S., Ishihara, T., Yoshida, R., and Iino, Y.
  • Journal Title: Plos Computational Biology Volume: 12 Pages: e1004970
  • DOI: 10.1371/journal.pcbi.1004970
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Splicing factors control C. elegans behavioural learning in a single neuron by producing DAF-2c receptor. (2016)
  • Author(s): Tomioka, M., Naito, Y., Kuroyanagi, H., and Iino, Y.
  • Journal Title: Nat Commun Volume: 7 Pages: 11645
  • DOI: 10.1038/ncomms11645
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Identification of genes involved in the pheromone signaling that regulates olfactory plasticity (2016)
  • Author(s): TORIYABE Hiroshi, YAMADA Koji, SAWAMURA Yoshiyuki, IINO Yuichi
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2016-12-01 – 2016-12-01
• [Presentation] Molecules and the neural circuit for switching the chemosensory behavior in C. elegans (2016)
  • Author(s): Yuichi Iino
  • Organizer: NSF-AMED Workshop: Comparative Principles of Brain Architecture and Functions
  • Place of Presentation: Marriott Marquis San Diego Marina, San Diego,U.S.A.
  • Year and Date: 2016-11-18 – 2016-11-18
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Search for insulin-like peptides that transmit food information in starvation learning in Caenorhabditis elegan (2016)
  • Author(s): Mai Goyashiki, Masahiro Tomioka, Yuichi Iino
  • Organizer: 第22回国際動物学会議・日本動物学会第87回大会合同大会
  • Place of Presentation: 沖縄OCC（沖縄県・宜野湾市）
  • Year and Date: 2016-11-17 – 2016-11-17
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The evolutionarily conserved target of rapamycin (TOR) protein kinase regulates salt preference in the nematode, C. elegans (2016)
  • Author(s): Naoko Sakai, Hayao Ohno, Masahiro Tomioka, Yuichi Iino
  • Organizer: 第22回国際動物学会議・日本動物学会第87回大会合同大会
  • Place of Presentation: 沖縄OCC（沖縄県・宜野湾市）
  • Year and Date: 2016-11-17 – 2016-11-17
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] TORC1 and TORC2, evolutionarily conserved signaling complexes, oppositely regulate taste associative learning (2016)
  • Author(s): Naoko Sakai, Hayao Ohno, Masahiro Tomioka, and Yuichi Iino
  • Organizer: CeNeuro2016 (C. elegans Topic Meeting: NEURONAL DEVELOPMENT, SYNAPTIC FUNCTION & BEHAVIOR)
  • Place of Presentation: 名古屋大学豊田講堂（愛知県・名古屋市）
  • Year and Date: 2016-07-28 – 2016-07-28
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 餌と個体間コミュニケーションによる線虫の行動決定の機構 (2016)
  • Author(s): 飯野 雄一
  • Organizer: 第46回日本神経精神薬理学会年会
  • Place of Presentation: COEX(韓国・ソウル市）
  • Year and Date: 2016-07-02 – 2016-07-02
  • Invited
• [Presentation] A neural circuit for memory-dependent Na+ chemotaxis dissected in Caenorhabditis elegans (2016)
  • Author(s): Lifang WANG, Hirofumi Sato, Yohsuke Sato, Masahiro Tomioka, Hirofumi Kunitomo, Yuichi Iino
  • Organizer: 17th International Symposium on Olfaction and Taste (ISOT2016)
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2016-06-08 – 2016-06-08
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Decoding chemical gradient by a simple neural circuit (2016)
  • Author(s): Yuichi Iino
  • Organizer: 17th International Symposium on Olfaction and Taste (ISOT2016)
  • Place of Presentation: PACIFICO Yokohama（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2016-06-06 – 2016-06-06
  • Int'l Joint Research / Invited