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ホヤ運動神経節におけるカルシウム振動と遊泳運動との関係解明

研究課題

研究課題/領域番号 19J21665
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
審査区分 小区分44020:発生生物学関連
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

赤星 太一  慶應義塾大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2019-04-25 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2021年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2020年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2019年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワードカルシウム振動 / 運動ニューロン / 自発運動 / カタユウレイボヤ / CPG / 発生 / 細胞単離 / 神経発生 / 細胞系譜 / 膜電位測定 / 自発的な運動行動 / 脊索動物
研究開始時の研究の概要

本研究では遊泳という広い生物種でみられる運動がどのように生じるかを神経発生学的に明らかにする。我々人を含む脊索動物門のモデル生物で、神経系の観察に適したカタユウレイボヤを用い、これまでの研究より遊泳の制御に関わると推察されるCa2+振動をする運動ニューロンについて、細胞系譜同定、振動を生じる機構の検証、交互な尾の運動に必要と考えられる抑制性介在ニューロンACINとの関係の検証などを通して、発生過程において神経系がどのように活動して、遊泳運動が可能となるのかを明らかにする。

研究実績の概要

本研究では個体サイズが小さく発生観察に適したカタユウレイボヤを用いて尾芽胚期に見られるCa2+振動をする細胞と遊泳運動との関係を明らかにすることを目的としている。前年度までの結果から、Ca2+振動をする細胞は1対の運動神経細胞(MN2)であり、MN2は遊泳前の自発運動を引き起こすことを明らかにした。MN2は交互の運動(遊泳運動)を引き起こす神経回路(中枢パターン生成器、CPG)の一部であることから、CPGの発生中の活動を見ることができていると考えられ、これらの結果を論文誌に発表することを本年度の目的とした。論文投稿を進める中、Science誌に査読され、その結果、修正をしたうえでScience Advances誌に投稿することを勧められた。査読の結果、本文の大幅な修正と、実験ではMN2と筋肉が観察をしている時期に神経筋接合部(NMJ)を形成しているか、またMN2の活動のみで筋肉収縮は見られるか(MN2の必要十分性)の検証を求められた。本文の修正ではホヤ幼生期のコネクトームと比較をしてMN2が後期でも、遊泳運動回路の中で主要な役割を果たすことを述べた。また実験ではαブンガロトキシンやnAChRサブユニットを用いて神経筋接合部を可視化したり、チャネルロドプシンを用いてMN2の刺激によって筋肉収縮が生じることを観察して、MN2がNMJを形成しており、筋肉収縮に必要十分であることを示唆した。これらの結果を踏まえて再度、論文を投稿したところ、論文が受理された。またこれらの成果は新学術領域研究「シンギュラリティ生物学」第6回領域会議にてポスター発表した。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] A single motor neuron determines the rhythm of early motor behavior in Ciona2021

    • 著者名/発表者名
      Taichi Akahoshi, Madoka K. Utsumi, Kouhei Oonuma, Makoto Murakami, Takeo Horie, Takehiro G. Kusakabe, Kotaro Oka, Kohji Hotta
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 7 号: 50 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1126/sciadv.abl6053

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] ホヤ発生中のCPG回路におけるシンギュラリティ細胞と自発運動との関係2022

    • 著者名/発表者名
      赤星太一
    • 学会等名
      新学術領域研究「シンギュラリティ生物学」第6回領域会議
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Ca2+振動する一対の運動ニューロンA10.64はホヤにおいて初期の自発的運動を制御する2020

    • 著者名/発表者名
      赤星太一, 大沼耕平, 村上誠, 堀江健生, 日下部岳広, 堀田耕司, 岡浩太郎
    • 学会等名
      第91回日本動物学会2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Ca2+振動する一対の運動ニューロンA10.64はホヤにおいて初期の自発的運動を制御する2020

    • 著者名/発表者名
      赤星太一, 大沼耕平, 村上誠, 堀江健生, 日下部岳広, 堀田耕司, 岡浩太郎
    • 学会等名
      第5回ホヤ研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Relationship between tail beating and Ca2+ oscillation in the motor ganglion of developing ascidian embryo2019

    • 著者名/発表者名
      Taichi Akahoshi, Kohei Oonuma, Makoto Murakami, Takeo Horie, Takehiro G. Kusakabe, Kohji Hotta and Kotaro Oka
    • 学会等名
      10th International Tunicate Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A single pair of A10.64 motor neuron showing Ca2+ oscillation is an essential component of central pattern generator for ascidian swimming locomotion2019

    • 著者名/発表者名
      Taichi Akahoshi, Kohei Oonuma, Makoto Murakami, Takeo Horie, Takehiro G. Kusakabe, Kohji Hotta and Kotaro Oka
    • 学会等名
      第42回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2019-05-29   更新日: 2024-03-26  

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