ゼブラフィッシュを用いた小脳神経の発生とその機能の解析

• 研究課題/領域番号: 25440104
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 発生生物学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 清水 貴史 名古屋大学, 生物機能開発利用研究センター, 准教授 (50324760)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2014年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2013年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 小脳 / 神経発生 / ゼブラフィッシュ / 恐怖条件付け学習 / 顆粒細胞 / 条件付け恐怖学習 / 神経 / 細胞分化 / 細胞分裂 / 細胞増殖

研究成果の概要

小脳は、運動学習や恐怖などの情動に関する学習において重要な役割を果たしている。ゼブラフィッシュをモデル動物として小脳神経の発生と回路形成機構の研究を行った。小脳顆粒細胞の増殖と分化に異常をきたす変異体の解析から、細胞周期の進行とクロマチンリモデリングに関与する遺伝子が小脳神経の生成に関わっている明らかとした。さらに基底膜が神経軸索の正確な走行に重要な役割をしていることを見出した。また、ゼブラフィッシュ仔魚を用いた恐怖条件付け学習の実験系を構築した。小脳顆粒細胞は、学習過程において活性が変化した。顆粒細胞のコーディングの変化が、条件付けと条件反応からの回復を制御している可能性が示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Gene expression profiling of granule cells and Purkinje cells in the zebrafish cerebellum. (2017)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi M, Yamaguchi S, Sakakibara Y, Hayashi T, Matsuda K, Hara Y, Tanegashima C, Shimizu T, Kuraku S, Hibi M.
  • 雑誌名: Journal of Comparative Neurology 巻: 525 号: 7 ページ: 1558-1585
  • DOI: 10.1002/cne.24114
  • NAID: 120006369328
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Evolutionary mechanisms that generate morphology and neural-circuit diversity of the cerebellum. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hibi, M., Matsuda, K., Takeuchi, M., Shimizu, T., and Murakami, Y.
  • 雑誌名: Dev. Growth Differ. 巻: in press
  • NAID: 120006406681
• [雑誌論文] Responses of cerebellar Purkinje cells during fictive optomotor behavior in larval zebrafish. (2016)
  • 著者名/発表者名: Scalise K, Shimizu T, Hibi M, Sawtell NB.
  • 雑誌名: Journal of Neurophysiology 巻: 116 号: 5 ページ: 2067-2080
  • DOI: 10.1152/jn.00042.2016
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] ype IV collagen controls the axogenesis of cereberr granule cells by regulating basement membrane integrity in zebrafish. (2015)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi, M., Yamaguchi, S., Yonemura, S., Kakiguchi, K., Sato, Y., Higashiyama, T., Shimizu, T., and, Hibi, M.
  • 雑誌名: PLoS genet. 巻: 11 号: 10 ページ: e1005587-e1005587
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1005587
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Establishment of Gal4 transgenic zebrafish lines for analysis of development of cerebellar neural circuitry (2015)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi, M., Matsuda, K., Yamaguchi, S., Asakawa, K., Miyasaka, N., Lal, P., Yoshihara, Y., Koga, A., Kawakami, K., Shimizu, T., and Hibi, M.
  • 雑誌名: Developmental Biology 巻: 397 号: 1 ページ: 1-17
  • DOI: 10.1016/j.ydbio.2014.09.030
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] ゼブラフィッシュ恐怖条件付け学習における小脳の役割 (2016)
  • 著者名/発表者名: 清水貴史
  • 学会等名: 日本発生生物学会 秋季シンポジウム
  • 発表場所: 三島
  • 年月日: 2016-10-19
• [学会発表] Roles of zebrafish cerebellar neurons in classical fear conditioning. (2016)
  • 著者名/発表者名: Matsuda, K., Yoshida, M., Kawakami, K., Hibi, M., Shimizu, T.
  • 学会等名: 第22回小型魚類研究会
  • 発表場所: 岡崎
  • 年月日: 2016-08-20
• [学会発表] Gene expression profiling of granule cells and Purkinje cells in zebrafish cerebellum. (2016)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi, M., Yamaguchi, S., Sakakibara, Y., Hayashi, T., Matsuda, K., Hara, Y., Hayashi, T., Kuraku, S., Shimizu, T., and Hibi, M.
  • 学会等名: 第22回小型魚類研究会
  • 発表場所: 岡崎
  • 年月日: 2016-08-20
• [学会発表] Roles of Ptf1a and Gsx2 in development of Purkinje cells and inferior olive nucleus neurons in zebrafish. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ito, T., Takeuchi, M., Sakagami, M., Shimizu, T., and Hibi, M.
  • 学会等名: 第22回小型魚類研究会
  • 発表場所: 岡崎
  • 年月日: 2016-08-20
• [学会発表] Reelin signaling controls the layer formation of cerebellum and optic tectum in zebrafish. (2016)
  • 著者名/発表者名: Nimura, T., Di, Donato V., Hayashi, T., Takeuchi, M., Shimizu, T., Del Bene, F., and Hibi, M.
  • 学会等名: 第22回小型魚類研究会
  • 発表場所: 岡崎
  • 年月日: 2016-08-20
• [学会発表] Zebrafish cerebellar neural circuitry is involved in the classical fear conditioning. (2016)
  • 著者名/発表者名: Matsuda, K., Yoshida, M., Kawakami, K., Hibi, M., Shimizu, T.
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2016-07-20
• [学会発表] Basement membrane stability is important for the axogenesis of cerebellar granule cells in zebrafish. (2015)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi, M., Yamaguchi, S., Hayashi, T., Sakakibara, Y., Matsuda, K., Hara, Y., Hayashi T., Kuraku, S., Shimizu, T., and Hibi, M.
  • 学会等名: 第21回小型魚類研究会
  • 発表場所: 吹田
  • 年月日: 2015-09-19
• [学会発表] Transcriptome analysis of zebrafish cerebellar Purkinje cells and mormyrid fish cerebellum. (2015)
  • 著者名/発表者名: Sakakibara, Y.*, Matsuda, K.*, Hayashi, T., Yamaguchi, S., Takeuchi, M., Ito, T. , Hara, Y., Hayashi T., Kuraku, S., Shimizu, T., and Hibi, M.
  • 学会等名: 第21回小型魚類研究会
  • 発表場所: 吹田
  • 年月日: 2015-09-19
• [学会発表] Zebrafish cerebellum is involved in the classical fear conditioning. (2015)
  • 著者名/発表者名: Matsuda, K., Yoshida, M., Asakawa, K., Nakai, J., Kawakami, K., Hibi, M., and Shimizu, T.
  • 学会等名: 第21回小型魚類研究会
  • 発表場所: 吹田
  • 年月日: 2015-09-19
• [学会発表] Roles of zebrafish cerebellar neural circuitry in classical fear conditioning. (2015)
  • 著者名/発表者名: Matsuda, K., Yoshida, M., Asakawa, K., Ohkura, M., Nakai, J., Kawakami, K., Hibi, M., and Shimizu, T.
  • 学会等名: 第38回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-07-28
• [学会発表] nuclear protein Cfdp1 regulates differentiateon of granule cells in zebrafish cerebellum. (2015)
  • 著者名/発表者名: Shimizu, T., Kani, S., Bae, Y.K., Sun, X. and Hibi, M.
  • 学会等名: 第38回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-07-28
• [学会発表] Transcriptome analysis of granule cells and Purkinje cells in zebrafish cerebellum. (2015)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi, M., Yamaguchi, S., Hayashi, T., Sakakibara, Y., Matsuda, K., Hara, Y.,Hayashi, T., Kuraku, S., Shimizu, T., and Hibi, M.
  • 学会等名: 第38回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-07-28
• [学会発表] Evolution and development of cerebellar neural circuitry in teleosts. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hibi, M., Takeuchi, M., Yamaguchi, S., Matsuda, K., Hayashi, T., Hara, Y., Hayashi, T., Sakakibara, Y., Yoshida, M., Kuraku, S., and Shimizu, T.
  • 学会等名: 第48回日本発生生物学会大会
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2015-06-02
• [学会発表] Integrity of basement membrane is important for axogenesis of cerebellar granule cells. (2015)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi, M., Yamaguchi, S., Hayashi, T., Yonemura, S., Hara, Y., Hayashi T., Kuraku, S., Shimizu, T., and Hibi, M.
  • 学会等名: 第48回日本発生生物学会大会
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2015-06-02
• [学会発表] A nuclear protein Cfdp1 regulates differentiateon of granule cells in zebrafish cerebellum. (2015)
  • 著者名/発表者名: Shimizu, T., Kani, S., Bae, Y.K., Sun, X., and Hibi, M.
  • 学会等名: 第48回日本発生生物学会大会
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2015-06-02
• [学会発表] Visualizing development and morphology of cerebellar granule axons in zebrafish. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, S., Takeuchi, M., Hayashi, T., Asakawa, K., Hara, Y., Hayashi, T, Kuraku, H., Kawakami, K., Shimizu, T., and Hibi, M.
  • 学会等名: 第20回小型魚類研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-09-20 – 2014-09-21
• [学会発表] Roles of zebrafish cerebellar neural circuitry in the classical fear conditioning. (2014)
  • 著者名/発表者名: Matsuda, K., Yoshida, M., Takeuchi, M., Asakawa, K., Ohkura, M., Miyasaka, N., Yoshihara, Y., Nakai, J., Kawakami, K., Hibi, M., and Shimizu, T.
  • 学会等名: 第20回小型魚類研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-09-20 – 2014-09-21
• [学会発表] Precise assembly of the basement membrane is important for the axogenesis of cerebellar granule cells. (2014)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi, Yamaguchi, S., Yonemura, S., Asakawa, K., Kawakami, K., Takada, S., Shimizu, T., and Hibi, M.
  • 学会等名: 第20回小型魚類研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-09-20 – 2014-09-21
• [学会発表] Basement membrane structure is important for axogenesis of cerebellar granule cells. (2014)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi, M., Yonemura, S., Asakawa, K., Kawakami, K., Takada, S., Kuraku, S., Hayashi, T., Yamaguchi, S., Shimizu, T., and Hibi, M.
  • 学会等名: 第37回日本神経科学大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] Control of axon guidance of cerebellar granule cells by the basement membrane. (2014)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi, M., Yonemura, S., Asakawa, K., Kawakami, K., Takada, S., Kuraku, S., Hayashi, T., Yamaguchi, S.*, Shimizu, T., and Hibi, M.
  • 学会等名: 11th International Conference on Zebrafish Development and Genetics.
  • 発表場所: Wisconsin, USA
  • 年月日: 2014-06-24 – 2014-06-28
• [学会発表] issection of cerebellar neural circuitry with zebrafish Gal4 gene/enhancer trap lines. (2014)
  • 著者名/発表者名: Matsuda, K., Takeuchi, M., Asakawa, K., Ohkura, M., Miyasaka, N., Yoshihara, Y., Hayashi, T., Kuraku, S., Kawakami, K., Hibi, M., and Shimizu, T.
  • 学会等名: 第47回日本発生生物学会大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2014-05-27 – 2014-05-30
• [学会発表] Precise axogenesis of the cerebellar granule cells requires interaction between their axons and the basement membrane. (2014)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi, M., Yonemura, S., Asakwa, K., Kawakami, K., Takada, S., Shimizu, T., and Hibi, M.
  • 学会等名: 第47回日本発生生物学会大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2014-05-27 – 2014-05-30
• [学会発表] Moving microtubule-mediated dorsal determination. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hino, H., Seki, R., Shimizu, T., Pelegri, F., and Hibi, M.
  • 学会等名: 第19回小型魚類研究会
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] Functional analysis of zebrafish cerebellar neural circuitry in classical conditioning. (2013)
  • 著者名/発表者名: Matsuda, K., Takeuchi, M., Asakawa, K., Yoshida, M., Ohkura, M., Miyasaka, N., Yoshihara, Y., Nakai, J., Kawakami, K., Hibi, M., and Shimizu, T.
  • 学会等名: 第19回小型魚類研究会
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] Basement membrane-dependent control of axogenesis of cerebellar granule cells. (2013)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi, M., Yonemura, S., Asakawa, K., Kawakami, K., Takada, S., Shimizu, T., and Hibi, M.
  • 学会等名: 第19回小型魚類研究会
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] Development of cerebellar granule cell axons in zebrafish. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, S., Takeuchi, M., Asakawa, K., Kawakami, K., Shimizu, T., and Hibi, M.
  • 学会等名: 第46回日本発生生物学会大会
  • 発表場所: 松江
• [学会発表] Involvement of microtubule-dependent transport of Wnt signaling components in zebrafish dorsal determination. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hino, H., Seki, R., Shimizu, T., Long, T.D., Sampath, K., and Hibi, M.
  • 学会等名: 第46回日本発生生物学会大会
  • 発表場所: 松江
• [学会発表] Basement membrane integrity is required for axogenesis of cerebellar granule cells. (2013)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi, M., Yonemura, S., Asakawa, K., Kawakami, K., Takada, S., Shimizu, T., and Hibi, M.
  • 学会等名: 第46回日本発生生物学会大会
  • 発表場所: 松江
• [備考] 名古屋大学生物機能開発利用研究センター動物器官機能学ホームページ
  • URL: http://bbc.agr.nagoya-u.ac.jp/~junkei/
• [備考] IV型コラーゲンは基底膜の整合性を保つことで小脳顆粒細胞の軸索形成を制御している
  • URL: http://www.bio.nagoya-u.ac.jp/paper/2016-26/08.html
• [備考] 名古屋大学生物機能開発利用研究センター動物器官機能研究分野
  • URL: http://bbc.agr.nagoya-u.ac.jp/~junkei/index.html
• [備考] 名古屋大学生物機能開発利用研究センター動物器官機能研究分野
  • URL: http://bbc.agr.nagoya-u.ac.jp/~junkei/index.html