2017 Fiscal Year Annual Research Report
How to switch individuality
Publicly Offered Research
| Project Area | Integrative research toward elucidation of generative brain systems for individuality |
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| Project/Area Number |
17H05937
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| Research Institution | Gunma University |
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Principal Investigator |
金子 涼輔 群馬大学, 大学院医学系研究科, 助教 (40390695)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | プロトカドヘリン / ノックインマウス / ゲノム編集 / 遺伝子発現制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
仮説「Pcdh発現の変動が個性を変える」検証のため以下３課題を行った。
a)Pcdh発現変動の測定：発生過程におけるPcdh発現変動を解析した。その結果、Pcdhサブファミリーごとに異なる発現変動であることが判明した。ついで、Pcdh-β3発現可視化マウス(β3-RFPマウス)を用いて、細胞種ごとのPcdh発現変動を測定した。その結果、細胞種ごとに発現変動パターンが異なることが判明した。すなわち、海馬CA1では生後1週齢の4％をピークに４週齢以降は1％以下に激減するが、海馬歯状回では生後1週齢以降は常に4～５％と高値であった。すなわち、細胞種ごとに異なる発現制御メカニズムの存在が示唆された。また、Pcdh-β3以外のPcdhも可視化するためのマウス作りを進めている。Pcdhg発現を可視化できるマウスが完成した。
b) Pcdh発現と神経結合との相関解析：Pcdh分子機能を解析するため、結合シナプスの前後に同一Pcdhが存在するかを調べる。そのため、完成したPcdhg可視化マウスを用いた組織学的解析の準備を進めた。
c) Pcdh発現の変動メカニズム解析
Pcdh発現制御メカニズムを解明する。Pcdhb3発現可視化マウスを用いて、Pcdh-β3プロモーターDNA配列へ結合するタンパク質やDNA領域を同定する。以下３ステップである。C-1) RFP陽性細胞(=Pcdh-β3発現細胞)の単離、c-2) Pcdh-β3プロモーターのエピゲノム解析、c-3) Pcdh-β3プロモーター近傍のクロマチン状態解析。本年度はc-1の条件が確立できた。さらに、Pcdh-β3発現細胞のエピゲノム状態を解析した。その結果、Pcdh-β3プロモーターにおけるDNAメチル化率が低いことが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
私たちは、個々のニューロンごとに異なるプロトカドヘリン(Pcdh-α、-β、-γ。シナプス形成に関わる、約50種の細胞接着分子群)がランダムに発現することを発表した。Pcdhは音楽的才能やタバコ嗜好性、自閉症への関与が報告されており、「個性」創発に関わると考えられる。我々は最近、Pcdh発現が①個体ごとに異なり、②経時的に変動することを見出した。
本研究では仮説「Pcdh発現の変動が個性を変える」を検証する。本研究期間には以下3課題を実施する。a)Pcdh発現変動の測定、b)Pcdh発現と神経結合との相関解析、c)Pcdh発現の変動メカニズム解析
これまでに、以下の成果を得た。(a-1)発現変動パターンはPcdhサブファミリーごとに異なることを見いだした。(a-2)Pcdh発現変動パターンは細胞種ごとに異なることが判明した。(a-3) Pcdhg発現を可視化できるマウスが完成した。(b-1)成果(a-3)で得られたPcdhg発現可視化マウスを用いて結合シナプスの前後に同一のPcdhが存在するかを調べるための準備と予備実験が進んだ。課題cではPcdh発現制御メカニズムを解明する。このためPcdhb3発現可視化マウスを用いて、Pcdh-β3プロモーターDNA配列へ結合するタンパク質やDNA領域を同定する。(c-1)Pcdh-β3発現細胞を単離する条件を見つけた。(c-2) Pcdh-β3発現細胞ではPcdh-β3プロモーターのDNAメチル化の低下が示唆された。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、2017年度に得られた結果を足がかりとして研究を大きく推進させる。そのため、以下3課題を実施する。a)Pcdh発現変動の測定、b)Pcdh発現と神経結合との相関解析、c)Pcdh発現の変動メカニズム解析
課題a)Pcdh発現変動の測定：細胞種ごとのPcdh発現変動パターンの解析を進める。すなわち、海馬の興奮性ニューロン以外の細胞種について解析する。抑制性ニューロンやモノアミン系ニューロンでの解析を予定している。また、Pcdhb3以外のPcdhアイソフォームの発現可視化マウス作製を進める。
課題b)Pcdh発現と神経結合との相関解析：Pcdhg可視化マウスを用いた組織学的解析を行う。Pcdh発現が高く、発現解析情報が多い、小脳にて解析する。並行繊維―プルキンエ細胞間シナプス、登上繊維―プルキンエ細胞間シナプス、苔状繊維-顆粒細胞間シナプスに着目する。
課題c)Pcdh発現の変動メカニズム解析：2017年度に確立したPcdh-β3発現細胞の単離条件を用いて、Pcdh-β3発現細胞のエピゲノム状態やクロマチン状態の解析を進める。
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