遺伝学的摂動を用いた樹状突起ジオメトリーの演算原理の追究

• 研究領域: メゾスコピック神経回路から探る脳の情報処理基盤
• 研究課題/領域番号: 22115006
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 上村 匡 京都大学, 生命科学研究科, 教授 (80213396)
• 連携研究者: 碓井 理夫 京都大学, 大学院生命科学研究科, 助教 (10324708)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 121,160千円 (直接経費: 93,200千円、間接経費: 27,960千円); 2014年度: 19,370千円 (直接経費: 14,900千円、間接経費: 4,470千円); 2013年度: 21,320千円 (直接経費: 16,400千円、間接経費: 4,920千円); 2012年度: 20,280千円 (直接経費: 15,600千円、間接経費: 4,680千円); 2011年度: 21,060千円 (直接経費: 16,200千円、間接経費: 4,860千円); 2010年度: 39,130千円 (直接経費: 30,100千円、間接経費: 9,030千円)
• キーワード: 樹状突起 / 神経回路 / 感覚神経 / ショウジョウバエ / 演算 / カルシウムイメージング

研究成果の概要

神経細胞の樹状突起は、感覚入力やシナプスを介する入力を受け取り、その情報を処理する神経突起である。ショウジョウバエの一次感覚ニューロンであるClass IV dendritic arborization neuron (Class IV neuron) をモデル細胞として、その樹状突起の幾何学的形態（ジオメトリー）を調節する遺伝子プログラムを解明した。そして、Class IV neuronが個体の生存を危険にさらす種々の侵害性刺激（高温、強度の圧力、あるいは短波長光）に応答し、刺激毎に定型的な運動パターンが出力するメカニズムを提唱した。

研究成果

• [雑誌論文] Age-dependent deterioration of locomotion in Drosophila melanogaster deficient in the homolog of Amyotrophic Lateral Sclerosis 2. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuta Takayama, Reina E. Itoh, Taiichi Tsuyama, and Tadashi Uemura.
  • 雑誌名: Genes to Cells 巻: 19(6) 号: 6 ページ: 464-477
  • DOI: 10.1111/gtc.12146
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] An evolutionarily conserved protein CHORD regulates scaling of dendritic arbors with body size. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kohei Shimono, Kazuto Fujishima, Takafumi Nomura, Masayoshi Ohashi, Tadao Usui, Mineko Kengaku, Atsushi Toyoda, and Tadashi Uemura.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 4 号: 1 ページ: 4415-4415
  • DOI: 10.1038/srep04415
  • NAID: 120005399036
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] In vivo fluorescent ATP imaging of Drosophila melanogaster and Caenorhabditis elegans by using a genetically encoded fluorescent ATP biosensor optimized for low temperatures. (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsuyama, Taiichi; Kishikawa, Jun-ichi; Han, Yong-Woon; Harada, Yoshie; Tsubouchi, Asako; Noji, Hiroyuki; Kakizuka, Akira; Yokoyama, Ken; Uemura, Tadashi; Imamura, Hiromi.
  • 雑誌名: Analytical Chemistry 巻: 85(16) 号: 16 ページ: 7889-7896
  • DOI: 10.1021/ac4015325
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Sensory-neuron subtype-specific transcriptional programs controlling dendrite morphogenesis: genome-wide analysis of Abrupt and Knot/Collier. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yukako Hattori, Tadao Usui, Daisuke Satoh, Sanefumi Moriyama, Kohei Shimono, Takehiko Itoh, Katsuhiko Shirahige, Tadashi Uemura.
  • 雑誌名: Developmental Cell 巻: 27(5) 号: 5 ページ: 530-544
  • DOI: 10.1016/j.devcel.2013.10.024
  • NAID: 120005348995
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High-resolution in vivo imaging of regenerating dendrites of Drosophila sensory neurons during metamorphosis: local filopodial degeneration and heterotypic dendrite-dendrite contacts (2012)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Satoh*, Ritsuko Suyama*, Ken-ichi Kimura, Tadashi Uemura (*: equal contribution).
  • 雑誌名: Genes to Cells 巻: 12 号: 12 ページ: 939-951
  • DOI: 10.1111/gtc.12008
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Seven-pass transmembrane Cadherin Flamingo Controls Dendritic Self-avoidance via its Binding to a LIM Domain Protein Espinas in Drosophila Sensory Neurons (2011)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Matsubara, Shin-ya Horiuchi, Kohei Shimono, Tadao Usui, Tadashi Uemura
  • 雑誌名: Genes & Development 巻: 25 ページ: 1981-1996
  • 査読あり
• [学会発表] Interorgan communication controlling size of neuronal dendritic arbors in response to nutritional restriction. (2015)
  • 著者名/発表者名: 上村 匡
  • 学会等名: The CDB Symposium 2015 "Time in Development"
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-03-23
• [学会発表] Nociceptor neurons control escape behaviors by regulating specific firing patterns through Ca2+ spikes. (2015)
  • 著者名/発表者名: 小野寺 孝興
  • 学会等名: 生命動態科学拠点シンポジウム
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2015-03-16
• [学会発表] Nociceptor neurons control escape behaviors by regulating specific firing patterns through Ca2+ spikes. (2015)
  • 著者名/発表者名: 小野寺 孝興
  • 学会等名: 第13回国際学生セミナー（International Student Seminar）
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2015-03-03
• [学会発表] 高温感覚器への赤外線レーザー刺激とCaイメージングの同時実施 (2015)
  • 著者名/発表者名: 碓井 理夫
  • 学会等名: 第9回NIBBバイオイメージングフォーラム
  • 発表場所: 岡崎
  • 年月日: 2015-01-26
  • 招待講演
• [学会発表] Making a sensory system: a transcriptional program, scaling growth, and polymodality. (2014)
  • 著者名/発表者名: 上村 匡
  • 学会等名: ICOB Seminar
  • 発表場所: Taipei
  • 年月日: 2014-12-22
  • 招待講演
• [学会発表] 神経細胞樹状突起のスケーリング成長 (2014)
  • 著者名/発表者名: 上村 匡
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-11-26
• [学会発表] 痛覚受容ニューロンはCa2+スパイクを介した特異的発火パターンの生成により逃避行動を制御する (2014)
  • 著者名/発表者名: 小野寺 孝興
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-11-25
• [学会発表] 痛覚受容ニューロンはCa2+スパイクを介した特異的発火パターンの生成により逃避行動を制御する (2014)
  • 著者名/発表者名: 小野寺 孝興
  • 学会等名: メゾ神経回路第1回領域会議
  • 発表場所: 熱海
  • 年月日: 2014-09-29
• [学会発表] Single-cell multimodal encoding of noxious thermal and light sensation in Drosophila primary sensory neurons. (2014)
  • 著者名/発表者名: 碓井 理夫
  • 学会等名: 第37回日本神経科学大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-09-12
• [学会発表] Single-cell multimodal encoding of noxious thermal and light sensation in Drosophila primary somatosensory neurons. (2014)
  • 著者名/発表者名: 碓井 理夫
  • 学会等名: 第11回日本ショウジョウバエ研究会（JDRC11）
  • 発表場所: 金沢
  • 年月日: 2014-06-06
• [学会発表] Neuronal subtype-specific regulation of directional dendrite growth through a cell adhesion molecule Ten-m. (2014)
  • 著者名/発表者名: 服部 佑佳子
  • 学会等名: 第11回日本ショウジョウバエ研究会（JDRC11）
  • 発表場所: 金沢
  • 年月日: 2014-06-06
• [学会発表] An evolutionarily conserved protein CHORD regulates scaling of dendritic arbors with body size. (2014)
  • 著者名/発表者名: 上村 匡
  • 学会等名: Behavioral Neurogenetics of larval Drosophila: Molecules, Circuits, Computation & Robotics
  • 発表場所: 熱海
  • 年月日: 2014-03-11
• [学会発表] Nociceptor neurons control escape behavior patterns by regulating Ca2+ spike generation. (2014)
  • 著者名/発表者名: 小野寺 孝興
  • 学会等名: Behavioral Neurogenetics of larval Drosophila: Molecules, Circuits, Computation & Robotics
  • 発表場所: 熱海
  • 年月日: 2014-03-10
• [学会発表] Single-cell multimodal encoding of noxious thermal and light sensation in Drosophila primary sensory neurons. (2014)
  • 著者名/発表者名: 碓井 理夫
  • 学会等名: Behavioral Neurogenetics of larval Drosophila: Molecules, Circuits, Computation & Robotics
  • 発表場所: 熱海
  • 年月日: 2014-03-09 – 2014-03-12
• [学会発表] An evolutionarily conserved protein CHORD regulates scaling of dendritic arbors with body size. (2014)
  • 著者名/発表者名: 下野 耕平
  • 学会等名: 第12回国際学生セミナー（International Student Seminar）
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2014-02-18
• [学会発表] Nociceptor neurons control escape behavior patterns by regulating Ca2+ spike generation. (2014)
  • 著者名/発表者名: 小野寺 孝興
  • 学会等名: 第12回国際学生セミナー（International Student Seminar）
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2014-02-17
• [学会発表] Neuronal subtype-specific regulation of directional dendrite growth through a cell adhesion molecule Ten-m. (2014)
  • 著者名/発表者名: 服部 佑佳子
  • 学会等名: 第12回国際学生セミナー（International Student Seminar）
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2014-02-17
• [学会発表] Mechanistic analysis of neuronal subtype-specific dendritic regression due to mitochondrial dysfunction using in vivo ATP imaging. (2014)
  • 著者名/発表者名: 津山 泰一
  • 学会等名: 第3回発生過程におけるエネルギー代謝を考える会
  • 発表場所: 熊本
  • 年月日: 2014-02-14
• [学会発表] 樹状突起の異常交差に起因する“てんかん様症状 ”の発症機構の追及 (2014)
  • 著者名/発表者名: 碓井 理夫
  • 学会等名: 脳内環境 平成25年度冬の班会議
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-01-08
• [学会発表] Linking body size to morphology of neuronal dendritic arbors in adults. (2013)
  • 著者名/発表者名: 上村 匡
  • 学会等名: ASCB Annual Meeting
  • 発表場所: New Orleans
  • 年月日: 2013-12-15
  • 招待講演
• [学会発表] Molecular mechanisms controlling size of neuronal dendritic arbors. (2013)
  • 著者名/発表者名: 下野 耕平
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2013-12-05
• [学会発表] Single-cell multimodal encoding of noxious thermal and light sensation in Drosophila primary sensory neurons. (2013)
  • 著者名/発表者名: 碓井 理夫
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2013-12-04
• [学会発表] Nociceptor neurons control escape behavior patterns by regulating Ca2+ spike generation. (2013)
  • 著者名/発表者名: 小野寺 孝興
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2013-12-03
• [学会発表] ゲノミクスをどう使うか：神経細胞のサブタイプ間の違いを生み出すプログラムの解明と、今後 (2013)
  • 著者名/発表者名: 服部 佑佳子
  • 学会等名: 日本発生生物学会 2013年秋季シンポジウム
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2013-11-18
• [学会発表] 痛覚受容ニューロンはCa2+トランジェント の発生を調節して逃避行動パターンを制御する (2013)
  • 著者名/発表者名: 小野寺 孝興
  • 学会等名: 新学術領域研究 「メゾスコピック神経回路から探る脳の情報処理基盤」平成25年度第１回領域班会議
  • 発表場所: 熱海
  • 年月日: 2013-09-21
• [学会発表] 遺伝学的摂動を用いた樹状突起ジオメトリーの演算原理の追究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 碓井 理夫
  • 学会等名: 新学術領域研究 「メゾスコピック神経回路から探る脳の情報処理基盤」平成25年度第１回領域班会議
  • 発表場所: 熱海
  • 年月日: 2013-09-21
• [学会発表] Scaling Dendritic Arbors of Adult Neurons. (2013)
  • 著者名/発表者名: 上村 匡
  • 学会等名: 2nd Asia-Pacific Drosophila Research Conference(APDRC2)
  • 発表場所: Seoul
  • 年月日: 2013-05-13
• [学会発表] Dendritic processing of noxious thermal stimuli in Drosophila sensory neurons. (2013)
  • 著者名/発表者名: 碓井 理夫
  • 学会等名: 2nd Asia-Pacific Drosophila Research Conference(APDRC2)
  • 発表場所: Seoul
  • 年月日: 2013-05-13
• [学会発表] Dendritic arborization: life-long maintenance and allometry. (2013)
  • 著者名/発表者名: 下野 耕平
  • 学会等名: 第11回 京都大学・国立台湾大学合同「分子細胞生物学シンポジウム」
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2013-05-03
• [学会発表] The Seven-pass transmembrane Cadherin Flamingo Controls Dendritic Self-avoidance via its Binding to a LIM Domain Protein Espinas in Drosophila Sensory Neurons (2011)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Matsubara, Shin-ya Horiuchi, Kohei Shimono, Tadashi Uemura, Tadao Usui
  • 学会等名: 日本分子生物学会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2011-12-13
• [学会発表] The Seven-pass transmembrane Cadherin Flamingo Controls Dendritic Self-avoidance via its Binding to a LIM Domain Protein Espinas in Drosophila Sensory Neurons (2011)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Matsubara
  • 学会等名: 1st Asia-Pacific Drosophila Research Conference
  • 発表場所: 台湾
• [学会発表] Genome-wide view of transcriptional programs governing neuronal subtype-specific dendrite morphogenesis in vivo
  • 著者名/発表者名: Yukako Hattori
  • 学会等名: 第45回日本発生生物学会・第64回日本細胞生物学会合同大 会
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] The Seven-pass transmembrane Cadherin Flamingo Controls Dendritic Self-avoidance via its Binding to a LIM Domain Protein Espinas in Drosophila Sensory Neurons
  • 著者名/発表者名: Daisuke Matsubara
  • 学会等名: 第45回日本発生生物学会・第64回日本細胞生物学会合同大 会
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] 遺伝子ネットワークから細胞ジオメトリーを解く
  • 著者名/発表者名: Tadashi Uemura
  • 学会等名: 平成24年度文部科学省数学・数理科学と諸科学・産業との連携 研究ワークショップ
  • 発表場所: 博多
  • 招待講演
• [学会発表] Dissecting postmitotic transcriptional programs governing subtype-specific cell morphogenesis of Drosophila sensory neurons
  • 著者名/発表者名: Yukako Hattori
  • 学会等名: EMBO Conference Series From Functional Genomics to Systems Biology Society for Cell Biology
  • 発表場所: Germany
• [学会発表] Dissecting postmitotic transcriptional programs governing subtype-specific dendrite morphogenesis of Drosophila sensory neurons
  • 著者名/発表者名: Yukako Hattori
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 博多
  • 招待講演
• [学会発表] Postmitotic transcriptional programs controlled by subtype selectors of Drosophila sensory neurons: genome-wide analysis of Abrupt and Knot/Collier in vivo
  • 著者名/発表者名: Yukako Hattori
  • 学会等名: The 11th International Student Seminar,Kyoto University
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] Dual Genome-wide Hunting for Target Genes of Transcription Factors that Control Neuronal Class-specific Dendrite Morphogenesis
  • 著者名/発表者名: Yukako Hattori
  • 学会等名: 1st Asia-Pacific Drosophila Research Conference
  • 発表場所: 台湾
• [学会発表] The Seven-pass transmembrane Cadherin Flamingo Controls Dendritic Self-avoidance via its Binding to a LIM Domain Protein Espinas in Drosophila Sensory Neurons
  • 著者名/発表者名: Daisuke Matsubara
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] The seven-pass transmembrane cadherin Flamingo: multiple missions in vivo
  • 著者名/発表者名: Tadashi Uemura
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 招待講演
• [学会発表] Genome-wide view of transcriptional programs governing neuronal subtype-specific dendrite morphogenesis in vivo
  • 著者名/発表者名: Yukako Hattori
  • 学会等名: 第45回日本発生生物学会・第64回日本細胞生物学会合同大会
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] The Seven-pass transmembrane Cadherin Flamingo Controls Dendritic Self-avoidance via its Binding to a LIM Domain Protein Espinas in Drosophila Sensory Neurons
  • 著者名/発表者名: Daisuke Matsubara
  • 学会等名: 第45回日本発生生物学会・第64回日本細胞生物学会合同大会
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] 遺伝子ネットワークから細胞ジオメトリーを解く
  • 著者名/発表者名: Tadashi Uemura
  • 学会等名: 平成24年度文部科学省数学・数理科学と諸科学・産業との連携研究ワークショップ
  • 発表場所: 博多
  • 招待講演
• [備考] 日本の発生学を知る写真シリーズ｜上村研究室（１）
  • URL: http://www.jsdb.jp/leaders/post-19.html#000277
• [備考] 日本の発生学を知る写真シリーズ｜上村研究室（２）
  • URL: http://www.jsdb.jp/leaders/post-20.html#000278
• [備考] 研究内容まとめ１
  • URL: http://www.cellpattern.lif.kyoto-u.ac.jp/research/long1/index.html
• [備考] 京都大学大学院 生命科学研究科 細胞認識学 研究概要
  • URL: http://www.lif.kyoto-u.ac.jp/j/?post_type=labos&p=148
• [備考] 京都大学大学院 生命科学研究科 細胞認識学分野 研究概要
  • URL: http://www.lif.kyoto-u.ac.jp/j/?post_type=labos&p=148