遺伝学的技術を用いたホヤ幼生の光感覚入力から行動出力に至る神経回路の機能解析

• 研究課題/領域番号: 24687008
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 動物生理・行動
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 堀江 健生 筑波大学, 生命環境系, 助教 (10455925)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 27,430千円 (直接経費: 21,100千円、間接経費: 6,330千円); 2015年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2014年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2013年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2012年度: 10,660千円 (直接経費: 8,200千円、間接経費: 2,460千円)
• キーワード: ホヤ / 神経回路 / 光受容細胞 / 行動 / 光遺伝学

研究成果の概要

ホヤ幼生の光感覚入力から行動出力に至るまでの神経回路について、その全貌を細胞レベルで解明することを目的として研究を行った。トランスポゾン技術を応用した遺伝学的技術、ニューロンの活動を測定するライブイメージング、ニューロンの機能を解析するための光遺伝学的技術を取り入れて研究を行った。その結果、光受容細胞を起点とする神経回路は(1)光受容細胞からの入力を受けるごく少数の2次ニューロン、(2)2次ニューロンからの入力を受け、筋肉を駆動する運動神経回路によって構成されることが明らかとなった。さらに、光受容細胞特異的に遺伝子を発現させるメカニズムや光受容細胞の分化機構についても新たな知見を得た。

研究成果

• [国際共同研究] プリンストン大学(米国)
• [国際共同研究] プリンストン大学(米国)
• [雑誌論文] Neuronal map reveals the highly regionalized pattern of the juvenile central nervous system of the ascidian Ciona intestinalis (2015)
  • 著者名/発表者名: Hozumi A, Horie T, Sasakura Y
  • 雑誌名: Developmental Dynamics 巻: 244 号: 11 ページ: 1375-1393
  • DOI: 10.1002/dvdy.24317
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Nonreproductive role of gonadotropin-releasing hormone in the control of ascidian metamorphosis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kamiya C, Ohta N, Ogura Y, Yoshida K, Horie T, Kusakabe TG, Satake H, Sasakura Y.
  • 雑誌名: Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｌ Ｄｙｎａｍｉｃｓ 巻: 243 号: 12 ページ: 1524-1535
  • DOI: 10.1002/dvdy.24176
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Enhancer activity sensitive to the orientation of the gene it regulates in the chordate genome (2013)
  • 著者名/発表者名: Akiko Hozumi
  • 雑誌名: Developmental Biology 巻: 375 号: 1 ページ: 79-91
  • DOI: 10.1016/j.ydbio.2012.12.012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cell lineage and cis-regulation for a unique GABAergic/glycinergic neuron type in the larval nerve cord of the ascidian Ciona intestinalis (2012)
  • 著者名/発表者名: K.Nishitsuii
  • 雑誌名: Development, Growth and Differentiation 巻: 54 号: 2 ページ: 177-186
  • DOI: 10.1111/j.1440-169x.2011.01319.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ascidians as excellent chordate models for studying the development of the nervous system during embryogenesis and metamorphosis. (2012)
  • 著者名/発表者名: Yasunori Sasakura
  • 雑誌名: Developmental Growth and Differentiation 巻: 54 号: 3 ページ: 420-437
  • DOI: 10.1111/j.1440-169x.2012.01343.x
  • NAID: 10031136914
  • 査読あり
• [雑誌論文] Retinoic acid-driven Hoxl is required in the epidermis for forming the otic/atrial placodes during ascidian metamorphosis. (2012)
  • 著者名/発表者名: Yasunori Sasakura
  • 雑誌名: Development 巻: (印刷中) 号: 12 ページ: 2156-2160
  • DOI: 10.1242/dev.080234
  • 査読あり
• [雑誌論文] Monoaminergic modulation of photoreception in ascidian : Evidence for a proto-hypothalamo-retinal territory (2012)
  • 著者名/発表者名: Florian Razy-Krajka, Euan R. Brown, Takeo Horie, Jacques Callebert, Yasunori Sasakura, Jean-Stéphane Joly, Takehiro G. Kusakabe, and Philippe Vernier
  • 雑誌名: BMC Biology 巻: 10 号: 1 ページ: 45-45
  • DOI: 10.1186/1741-7007-10-45
  • 査読あり
• [学会発表] Specification of the lateral border of the neural plate in the ascidian embryo (2016)
  • 著者名/発表者名: Ryoko Horie, Michael Levine, Takeo Horie
  • 学会等名: The 22nd International Congress of Zoology
  • 発表場所: Okinawa Convention Center, Ginowan, Okinawa, Japan
  • 年月日: 2016-11-17
  • 国際学会
• [学会発表] Calcium imaging and single cell optogenetic analysis of a neural circuit for generating swimming (2016)
  • 著者名/発表者名: Takeo Horie, Masamichi Ohkura, Kotaro Shimai, Ryoko Horie, Yasunori Sasakura, Takehiro Kusakabe, Junichi Nakai, Michael Levine, Masashi Nakagawa
  • 学会等名: The 22nd International Congress of Zoology
  • 発表場所: Okinawa Institute of Science and Technology,Onna-son, Okinawa, Japan
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Structural and physiological analyses of a neural circuit for swimming locomotion of the Ciona intestinalis (2015)
  • 著者名/発表者名: Takeo Horie, Masamichi Ohkura, Kotaro Simai, Yasunori Sasakura, Takehiro Kusakabe, Junichi Nakai, Michael Levine, Masashi Nakagawa
  • 学会等名: The 8th International Tunicate Meeting
  • 発表場所: Aomori City Cultural Hall, Aomori, Japan
  • 年月日: 2015-07-13
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ホヤ幼生の遊泳運動神経回路の構造と生理機能の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 堀江健生、大倉正道、日下部岳広、中井淳一、中川将司
  • 学会等名: 日本動物学会第85回仙台大会
  • 発表場所: 東北大学川内キャンパス（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
  • 招待講演
• [学会発表] Structural and physiological analysis of neural circuit for swimming locomotion of the ascidian larva (2014)
  • 著者名/発表者名: Ｔakeo Horie, Masamichi Ohkura, Yasunori Sasakura, Takehiro G Kusakabe4 Junichi Nakai, Masashi Nakagawa
  • 学会等名: Decoding principle of neural circuits using model animals II -
  • 発表場所: 名古屋大学 東山キャンパス（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2014-09-09 – 2014-09-10
• [学会発表] Structural and physiological analysis for a central pattern generator controlling swimming locomotion of the ascidian larva (2014)
  • 著者名/発表者名: Horie T
  • 学会等名: 第91回日本生理学会大会
  • 発表場所: 鹿児島大学・群元キャンパス、鹿児島県
  • 招待講演
• [学会発表] Ependymal cells of chordate larvae are stem-like cells that form the adult nervous system (2013)
  • 著者名/発表者名: Horie T
  • 学会等名: 1^<st>JAMBIO International Symposium
  • 発表場所: 東京, 筑波大学.東京キャンパス(招待講演)
  • 年月日: 2013-02-26
• [学会発表] In vivo calcium imaging of neural circuit for swimming locomotion of the ascidian larva (2013)
  • 著者名/発表者名: Horie T
  • 学会等名: 日本比較生理生化学会 第３５回大会
  • 発表場所: イーグレ姫路、兵庫県
• [学会発表] ホヤ幼生における遊泳運動神経回路の発生とその動作原理 (2013)
  • 著者名/発表者名: 堀江 健生
  • 学会等名: 第7回 Motor Control研究会ワークショップ
  • 発表場所: 東京大学農学部 弥生講堂 一条ホール・アネックス、東京都
  • 招待講演
• [学会発表] In vivo calcium imaging of neural circuit for swimming locomotion of the ascidian larva (2013)
  • 著者名/発表者名: Horie T
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸国際会議場、兵庫県
• [図書] 研究者が教える動物飼育第3巻「カタユウレイボヤの飼育」 (2012)
  • 著者名/発表者名: 堀江健生、笹倉靖徳
  • 総ページ数: 6
  • 出版者: 共立出版
• [備考] 筑波大学生命環境系下田臨海実験センター・堀江研究室ホームページ