2019 Fiscal Year Annual Research Report
スクラップ＆ビルドを介した運動回路の経験依存的発達
Publicly Offered Research
| Project Area | Dynamic regulation of brain function by Scrap & Build system |
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| Project/Area Number |
19H04742
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
能瀬 聡直 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (30260037)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ショウジョウバエ / 電気シナプス / 体性感覚 / 神経回路発達 / 運動回路 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では発生過程において運動経験の感覚フィードバックが中枢回路を再編成する過程を探る。このため、運動制御の諸要素を遺伝学的に解剖可能なショウジョウバエの胚・幼虫を用い、電気シナプスから化学シナプスへのスクラップ＆ビルドに着目した研究を行うことを目的とする。以前の研究により、１）「電気シナプスを介した中枢回路の自発発火により誘導される活動」から「中枢パターン生成回路（CPG）により生み出される活動」へと移行することで運動回路は発達すること、２）この過程で電気シナプスから化学シナプスへのスクラップ＆ビルドが起こること、３）体性感覚フィードバックを特異的に欠くNompC変異体においてCPGが形成されないこと、を見出していた。
本年度は体性感覚フィードバックの標的の候補として、以前のコネクトミクス解析により体性感覚フィードバックからの入力を受けることが分かっていたＭ/Ａ27ｈ回路に着目し研究を進めた。Ｍ/Ａ27ｈ回路は腹部の各神経分節に存在するＭとＡ27ｈの2種類のニューロンから構成され、運動回路発生の初期から電気結合を介して同期活動していた。この回路内の電気シナプスの構成タンパク質としてShakBを同定し、その細胞特異的RNA干渉によりＭ/Ａ27ｈ回路の電気シナプスを阻害したところ、CPGがまったく形成されないことが分かった。このことは、このＭ/Ａ27ｈ回路の電気シナプスを介した信号伝達が運動回路の発達において中心的な役割を果たすことを示している。さらに、体性感覚フィードバックを特異的に欠くNompC変異体においては、Ｍ/Ａ27ｈ回路内のギャップ結合を介したカップリングが形成されないことを見出した。以上の結果は体性感覚のフィードバックがＭ/Ａ27ｈ回路内の電気シナプスの形成を制御することで、運動回路の発達を制御していることを示唆している。
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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
当初の予定どおり体性感覚フィードバックが運動回路の発達を制御する回路機構を明らかにした。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の予定通り同定した体性感覚フィードバックの標的回路の機能をさらに詳細に調べることで、運動回路が自発活動と体性感覚フィードバックを介して自身をスクラップビルドする過程を明らかにする。
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