| 研究領域 | 神経回路センサスに基づく適応機能の構築と遷移バイオメカニズム |
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| 研究課題/領域番号 |
22H05481
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| 研究種目 |
学術変革領域研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
学術変革領域研究区分(Ⅲ)
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
谷本 拓 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (70714955)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-16 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
14,820千円 (直接経費: 11,400千円、間接経費: 3,420千円)
2023年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
2022年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
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| キーワード | リボソームプロファイリング / 翻訳制御 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
経験に応じて獲得した可塑的変化（回路の適応）の維持には、特定細胞での新規タンパク質合成が重要だが、翻訳されるべきタンパクが何かは未だ不明である。本研究では、ショウジョウバエの細胞種特異的な遺伝子発現系と比較トランスラトーム・トランスクリプトーム解析を組み合わせ、神経活動依存的な翻訳効率の経時変化を明らかにすることを目指す。「刺激後の時間」と「細胞種」という2変数に焦点を当て、適応回路で起こる可塑的変化を翻訳効率から理解する。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、経験や状態変化に応じた行動適応を引き起こす神経回路の機能変化に着目し、適応回路で生じる可塑的変化をタンパク質の翻訳効率から理解する。ショウジョウバエの細胞種特異的な遺伝子発現系と比較トランスラトーム・トランスクリプトーム解析を組み合わせ、神経活動依存的な翻訳効率の経時変化を明らかにすることを目指す。
この目的のため、研究代表者らのグループはこれまでに、細胞腫特異的なリボソームプロファイリングの実験条件を最適化し、サンプル調整法や翻訳活性の測定法を確立した。また、この手法を神経細胞およびグリア細胞に適用し、リボソームプロファイリングを行うことで各遺伝子に対する翻訳活性の検出に成功している。今年度は、ショウジョウバエ成虫の神経細胞またはグリア細胞に光感受性イオンチャネルChannelrhodopsin-2-XXLを発現させ、光刺激による脱分極に伴う転写・翻訳の変化をプロファイルした。光刺激後の異なるタイミングでサンプリングした転写産物を比較する「比較オミクス解析」により、各遺伝子の翻訳効率のダイナミクスを明らかにした。これら神経活動依存的に翻訳効率が変化する遺伝子群の配列解析から、特定の遺伝子種において5' 非翻訳領域に存在している共通のモチーフを発見した。これにより、神経細胞が一連のタンパク質群を迅速に合成することによって適応回路の可塑性が誘導されることが示唆された。
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| 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
今年度の目標をおおむね達成し、着実に研究成果が得られている。
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| 今後の研究の推進方策 |
各遺伝子の翻訳効率の詳細な経時変化を明らかにするため、光刺激後のタイムスケールをより細分化したうえで比較オミクス解析を実施する。具体的には、光刺激後10分、30分、90分、270分のタイミングでサンプリングし、同一免疫沈降産物からRNAseqとリボソームプロファイリングを行う。
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