多様な記憶機能を担うドパミン作動性神経の放出機構解析

研究課題

研究課題/領域番号	23K23928
補助金の研究課題番号	22H02665 (2022-2023)
研究種目	基盤研究(B)
配分区分	基金 (2024) 補助金 (2022-2023)
応募区分	一般
審査区分	小区分44050:動物生理化学、生理学および行動学関連
研究機関	公益財団法人東京都医学総合研究所
研究代表者	上野耕平公益財団法人東京都医学総合研究所, 脳・神経科学研究分野, 副参事研究員 (40332556)
研究分担者	長野慎太郎公益財団法人東京都医学総合研究所, 脳・神経科学研究分野, 主任研究員 (30631965) 宮下知之公益財団法人東京都医学総合研究所, 脳・神経科学研究分野, 主席研究員 (70270668)
研究期間 (年度)	2022-04-01 – 2026-03-31
研究課題ステータス	交付 (2024年度)
配分額 *注記	17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円) 2025年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円) 2024年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円) 2023年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円) 2022年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
キーワード	Drosophila / dopamine / memory
研究開始時の研究の概要	ハエの嫌悪性匂い学習では記憶の形成や保持においてドパミンが重要な働きをする。我々はこれまでにドパミン神経は通常の活動電位依存的なドパミン放出機序に加えて、ドパミンを受け取る細胞によって誘導されるオンデマンド放出という新しい放出機序があることを見出してきた。本研究はこの2つの放出が上記の記憶におけるさまざまなフェイズにおいてどのように使い分けられているのかを行動実験や光イメージング解析を駆使して明らかにする。
研究実績の概要	ショウジョウバエ（以下ハエ）の匂いと電気ショックによる嫌悪性匂い記憶において、ドパミンは必須の神経伝達物質である。我々はこれまでドパミンの放出には2つの放出機構、すなわちドパミン作動性神経の活動による放出と（古典的放出）、ドパミンを受容する神経細胞の活動性による放出（オンデマンド放出）があることを報告してきた。この2つの放出が実際の記憶形成や保持、想起のフェイズにおいてどのような使い分けがなされているのかを明らかにすることが本研究の目的である。本年度はそのためのツール開発に重点を置いた2つの研究を行ってきた。 1つは、CRISPR-Cas9とnanobodyを駆使して、古典的放出とオンデマンド放出それぞれに必要な分子が、実際にハエの嫌悪記憶に重要なドパミン作動性神経終末に局在しているのかどうかを明らかにした。もう1つは、遺伝薬理学的手法による古典的放出とオンデマンド放出それぞれの分子の活性を抑制したときに、ドパミン放出が実際に変化するのか否かを明らかにした。既に先行研究から古典的放出分子がドパミン作動性神経終末に局在していることは明らかであったが、オンデマンド放出分子に関しては知見が無かった。本研究により確かにオンデマンド放出分子はドパミン作動性神経終末に局在していることが見出された。さらに我々は、遺伝薬理学的手法の開発に成功し、少なくともオンデマンド放出分子を抑制すると記憶形成時におけるドパミン放出は抑制されることを見出した。現在、これらの知見を基に投稿準備中である。
現在までの達成度 (区分)	現在までの達成度 (区分) 2: おおむね順調に進展している理由古典的放出およびオンデマンド放出に必要な分子局在に関しては順調に成果が得られている。一方、それぞれの放出の抑制解析に関しては、遺伝薬理学的手法によるオンデマンド放出の抑制とそれによるドパミン放出の低減が観察されたが、古典的放出における光遺伝学的手法による抑制は機器の遅れがあり、次年度へ繰越を行った。しかし、最終的に機器は完成し、古典的放出に重要な神経活動の抑制を行うことができるようになり、解析は順調に進んでいるため、このように判断した。
今後の研究の推進方策	前述の通り、得られた解析結果を基に論文作成を進めて行く。また、オンデマンド放出は細胞内Ca2＋貯蔵からの放出が関与すると思われるが、近年この貯蔵Ca2+をモニタできるプローブが開発された。これを利用し、さらに研究成果を堅牢なものにしていくよう努める。