2014 Fiscal Year Research-status Report
フェロモン感知ニューロンにおける温度感知とそれらの情報の識別
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26640018
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| Research Institution | Konan University |
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Principal Investigator |
久原 篤 甲南大学, 理工学部, 准教授 (00402412)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 線虫 / C. elegans / 3量体Gタンパク質 / カルシウムイメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
神経細胞において複数の情報が神経細胞内でどのようにして区別やクロストークされるかを解析することは重要であると考えられる。これまでに多くの動物において、神経情報の区別が解析されてきたが、未知の点も多数残っている。本研究では、線虫C. elegansのシンプルな神経系をつかい、神経情報の識別に関わる情報処理機構を詳しく解析する。我々はこれまでに、線虫の温度に対する走性行動を実験系として、単一の感覚ニューロンが2つ以上の 情報を感知し、区別識別しているケースを線虫の解析から明らかにした。本研究では、よりシンプルに行動に頼らずに複数の神経情報処理を解析できる実験系を確立するための解析を行った。その結果、従来線虫において耐性幼虫からのリカバリーに関与することが知られていたフェロモン感覚ニューロンが温度も感知することが明らかとなった。このニューロン内におけるフェロモンの情報伝達に関わる3量体Gタンパク質や、cGMP依存性チャネルの変異体をもちいて、それらの分子が温度情報の伝達にも関与しているかをカルシウムイメージングで測定した。プローブとしてgenetically encodable Ca2+インディケーター(Yellow cameleon)をもちいた。その結果、フェロモン情報伝達に関わる分子が温度情報伝達にも関与することが示唆された。さらに、フェロモンの情報伝達の変異体が、個体レベルでの温度応答適応にも異常をもつことが明らかとなった。
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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
交付申請書に記載した実施計画をおおかた進められたと考えられる。分子遺伝学と神経活動のカルシウムイメージングを組み合わせた解析の結果、これらのフェロモンの情報伝達に関わる分子が温度情報伝達にも関与していることが明らかとなった。さらに、フェロモンの情報伝達の変異体が、個体レベルでの温度応答適応にも異常をもつことが明らかとなった。また、温度応答とフェロモンを同時に与える実験系を構築することを試みたが、フェロモンが揮発性であり定量性に困難があったため、実験方法を再考し、温度で発現変動する遺伝子を単離した後に、線虫遺伝子データベースなどから感覚神経系で機能すると考えられる遺伝子に関して、C. elegansのRNAi用の凍結大腸菌ライブラリーをもちいて、遺伝子をノックダウンする解析やノックアウト変異体をもちいた解析を行うこととした。
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| Strategy for Future Research Activity |
線虫においてフェロモン受容ニューロン内の温度情報伝達に関わる分子として、cGMP依存性チャネルが単離された。また、Gαタンパク質、グアニル酸シクラーゼ、ホスホジエステラーゼの変異体が20℃の温度応答適応に異常を示すことがわかっており、グアニル酸シクラーゼとホスホジエステラーゼに関しては、多重変異体にすると、その異常も強くなることが示唆されている。つまり、グアニル酸シクラーゼとホスホジエステラーゼは、リダンダントに機能していると考えられる。しかし、Gαタンパク質の変異体については、未だ多重変異体の解析はされていない。また、これらの遺伝子変異の組み合わせによって、フェロモンが関与する耐性幼虫形成の表現型と、温度が関与する温度適応の表現型の強さに差異が生じる。つまり、組み合わせを替えることで、フェロモンと温度の情報を区別識別している可能性が考えられる。この可能性を調べるために、様々な組み合わせの変異がどのようにフェロモン受容ニューロン内の温度情報伝達に影響を与えているかをCa imagingで検証する。また、昨年度の遺伝子スクリーニングを継続する。
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