グリア細胞による神経細胞・回路の機能制御

• 研究領域: グリアアセンブリによる脳機能発現の制御と病態
• 研究課題/領域番号: 16H01333
• 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: 名古屋大学
• 研究代表者: 森 郁恵 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (90219999)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円); 2017年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2016年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
• キーワード: C.elegans / 温度走性 / AMsh glia 細胞 / CEPsh glia 細胞 / K+/Cl- cotransporter / 温度走性行動 / AMsh glia細胞 / CEPsh glia細胞

研究実績の概要

線虫C. elegansのAmphid sheath (AMsh)グリア細胞は頭部のニューロンを取り囲むように配置するが、老化した線虫個体ではAMshグリア細胞に空胞化や枝分かれといった形態異常が見られることがわかった。また、老化個体では温度走性行動に異常が見られることを我々は既に見出していたが、温度受容ニューロンAFD感覚末端の微絨毛構造や、AFDの温度に対する応答も個体の老化に伴って異常が見られることを新たに見出した。
一方で、グアニル酸環状化酵素(Guanylyl Cyclase (GCY)) GCY-8はAFDのみに発現し、AFDの温度受容に重要であるが、GCY-8を欠損した変異株では、老化に伴うAFDの形態異常や温度走性異常が緩和された。AMshグリアはGCY-8を抑制することでAFDの形態維持に寄与することが報告されているので(Singhvi et al., Cell, 2016)、我々が見出した結果は、老化に伴ってまずAMshグリアが異常となり、その結果GCY-8の抑制が解除されてAFDの形態が異常となり、AFDの温度応答性も異常となって、最終的に温度走性行動に異常をもたらすという可能性を示唆する。
線虫のグリアはニューロンの生存には不要なので、線虫はグリアによる神経系の機能制御を解析するのに有利な実験系である。本研究成果によって、ニューロンとグリアの機能的相互作用が老化に伴ってどのように変化するかを、線虫を用いて解析する実験系が確立された。

現在までの達成度 (段落)

29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

29年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] 線虫の温度走性行動における神経活動による温度空間勾配のエンコーディング (2018)
  • 著者名/発表者名: 塚田祐基, 森郁恵
  • 雑誌名: 生物物理 巻: 58 号: 1 ページ: 031-033
  • DOI: 10.2142/biophys.58.031
  • NAID: 130006322050
  • ISSN: 0582-4052, 1347-4219
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Axially-confined in vivo single-cell labeling by primed conversion using blue and red lasers with conventional confocal microscopes (2017)
  • 著者名/発表者名: Taniguchi Atsushi、Kimura Yukiko、Mori Ikue、Nonaka Shigenori、Higashijima Shin-ichi
  • 雑誌名: Development, Growth & Differentiation 巻: 59 号: 9 ページ: 741-748
  • DOI: 10.1111/dgd.12412
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Lifespan extension by peroxidase and dual oxidase-mediated ROS signaling through pyrroloquinoline quinone in C. elegans. (2017)
  • 著者名/発表者名: Sasakura H, Moribe H, Nakano M, Ikemoto K, Takeuchi K,
  • 雑誌名: J Cell Sci. 巻: 130 号: 15 ページ: 2631-2643
  • DOI: 10.1242/jcs.202119
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Identification of animal behavioral strategies by inverse reinforcement learning (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi S, Honda N, Ikeda M, Tsukada Y, Nakano S, Mori I and Ishii S
  • 雑誌名: bioRxiv 巻: 129007 ページ: 129007-129007
  • DOI: 10.1101/129007
  • NAID: 120006469168
  • オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Neural mechanisms underlying behavioral switching among exploitation and exploration modes in the nematode C. elegans (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsuyama J. H., Tsukada Y., Tsukamoto S., Yamao M., Honda N., Ishii S., Mori I.
  • 学会等名: 定量生物学の会 第8回年会
  • 発表場所: 岡崎カンファレンスセンター, 岡崎
  • 年月日: 2017-01-08
• [学会発表] 線虫を用いた感覚-介在神経細胞間の単一シナプスレベル機能解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 塚田祐基, 森郁恵
  • 学会等名: 2017年度 生命科学系学会合同年次大会
• [学会発表] BK potassium channels regulate learning speed in C. elegans (2017)
  • 著者名/発表者名: Aoki, I., Tateyama, M., Shimomura, T., Ihara, K., Kubo, Y., Mori, I.
  • 学会等名: 第48回生理研国際シンポジウム(国際学会)
  • 国際学会
• [学会発表] 温度受容神経細胞のシステム同定と温度環境の再構築 (2017)
  • 著者名/発表者名: 塚田祐基, 森郁恵
  • 学会等名: 第60回自動制御連合講演会
• [学会発表] BK potassium channels regulate learning speed in C. elegans (2017)
  • 著者名/発表者名: Aoki, I., Tateyama, M., Shimomura, T., Ihara, K., Kubo, Y., Mori, I.
  • 学会等名: 内藤記念科学振興財団第44回内藤コンファレンス
• [学会発表] Information Flow through Local Neural Circuits that Integrate Sensory Input and Behavioral Output during a C. elegans Navigation Behavior (2017)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, M., Nakano, S., Giles, A. C., Mori, I.
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] Functional analysis of ipsilateral neuronal connection at synaptic level (2017)
  • 著者名/発表者名: Tsukada, Y., Mori, I.
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] Neural mechanisms underlying behavioral switching among exploitation and exploration modes in the nematode C. elegans (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsuyama, J.H., Tsukada, Y., Mori, I.
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] BK potassium channels regulate learning speed in C. elegans (2017)
  • 著者名/発表者名: Aoki, I., Tateyama, M., Shimomura, T., Ihara, K., Kubo, Y., Mori, I.
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] Identification and analysis of multifunctional neurons in a C. elegans thermotaxis behavior (2017)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, M., Nakano, S., Giles, A. C., Mori, I.
  • 学会等名: 21st International C.elegans Conference(国際学会)
  • 国際学会
• [学会発表] Neural mechanisms underlying behavioral switching in thermotaxis of C. elegans. (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsuyama, J.H., Tsukada, Y., Mori, I.
  • 学会等名: 21st International C.elegans Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Laser axotomy and optogenetics for functional analysis of ipsilateral neuronal connection at synaptic level. (2017)
  • 著者名/発表者名: Tsukada, Y., Mori, I.
  • 学会等名: 21st International C.elegans Conference
  • 国際学会
• [学会発表] The C. elegans MAST Kinase Acts through Stomatin and Diacylglycerol Kinase to Regulate Thermotaxis Behavior (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakano, S., Ikeda, M., Giles, A. C., Suzuki, T., Sano, A., Kondo, R., Higashiyama, T., Mori, I.
  • 学会等名: 21st International C.elegans Conference
  • 国際学会
• [学会発表] BK potassium channels regulate learning speed in C. elegans (2017)
  • 著者名/発表者名: Aoki, I., Tateyama, M., Shimomura, T., Ihara, K., Kubo, Y., Mori, I.
  • 学会等名: 21st International C.elegans Conference
  • 国際学会
• [学会発表] A glial K+/Cl- cotransporter ultimately regulates a behavior through modification of stimulus-evoked dynamics in C. elegans sensory neurons (2017)
  • 著者名/発表者名: 森 郁恵
  • 学会等名: 新学術領域研究「グリアアセンブリによる脳機能発現の制御と病態」第4回夏のワークショップ
  • 招待講演
• [学会発表] Epilepsy-related mutations in SLO-2 K+ channel slow down learning speed in C. elegans. (2016)
  • 著者名/発表者名: Aoki I., Tateyama M., Shimomura T., Ihara K., Mori I.
  • 学会等名: 生理学研究所国際研究集会"Towards elucidation of memory engram"
  • 発表場所: 岡崎カンファレンスセンター, 岡崎
  • 年月日: 2016-12-05
  • 国際学会
• [学会発表] Epilepsy-related mutations in SLO-2 BK potassium channel slow down a behavior change in C. elegans (2016)
  • 著者名/発表者名: Aoki I., Ihara K., Mori I.
  • 学会等名: C.elegans Topic Meeting Ce Neuro2016
  • 発表場所: 豊田講堂, 名古屋
  • 年月日: 2016-07-27
  • 国際学会
• [学会発表] Local Neural Circuits Integrating Sensory Input and Behavioral Output during a C. Elegans Navigation Behavior (2016)
  • 著者名/発表者名: Ikeda M., Nakano S., Giles A. C., Mori I.
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜, 横浜
  • 年月日: 2016-07-20
• [学会発表] Unveiling principle of neural circuits underlying learning, memory and decision-making (2016)
  • 著者名/発表者名: Ikue Mori
  • 学会等名: Sciece Lecture at Department of Life Sciences, Pekin University
  • 発表場所: Pekin University, Beijin
  • 年月日: 2016-05-27
  • 招待講演
• [学会発表] 線虫行動と神経回路の包括的解析から記憶、学習、意思決定のメカニズムを探る (2016)
  • 著者名/発表者名: 森郁恵
  • 学会等名: 第34回日本生理心理学会大会
  • 発表場所: 豊田講堂, 名古屋
  • 年月日: 2016-05-14
  • 招待講演
• [図書] "Molecular Mechanisms of learning in C. elegans" In: Learning and Memory: A Comprehensive Reference 2nd Edition (2017)
  • 著者名/発表者名: Aoki I., Nakano S. and Mori I.
  • 総ページ数: 2402
  • 出版者: Elsevier
  • ISBN: 9780128052914
• [備考] 森研究室のウェブページへようこそ
  • URL: http://elegans.bio.nagoya-u.ac.jp/~lab/index.html
• [備考] 名古屋大学理学研究科ニューロサイエンス研究センター
  • URL: https://nsi.bio.nagoya-u.ac.jp/jp/
• [備考] Welcome to Molecular Neurobiology
  • URL: http://elegans.bio.nagoya-u.ac.jp/~lab/index.html