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多角的蛍光イメージングによる嗅覚神経回路の機能構築原理の解明

公募研究

研究領域細胞機能と分子活性の多次元蛍光生体イメージング
研究課題/領域番号 23113520
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
研究機関独立行政法人理化学研究所

研究代表者

宮坂 信彦  独立行政法人理化学研究所, シナプス分子機構研究チーム, 副チームリーダー (70332335)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2013-03-31
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
11,440千円 (直接経費: 8,800千円、間接経費: 2,640千円)
2012年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2011年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
キーワード嗅覚 / 神経回路 / 脳 / 行動 / 遺伝子工学 / 蛍光タンパク質 / 可視化 / 国際情報交換 / ゼブラフィッシュ
研究実績の概要

嗅覚は動物にとって、食物の探索、危険の察知、社会性コミュニケーションや繁殖など、個体の生存と種の維持に関わる重要な感覚システムである。匂いの源から発せられた匂い分子は末梢感覚ニューロンによって受け取られ、その情報は匂い分子の化学構造を基にした匂い地図として脳の嗅球に投影される。また、動物が匂いの質に応じて様々な行動を出力するためには、高次中枢が嗅球の匂い地図を適切に読み取る必要がある。しかしながら、嗅球から高次中枢に至る二次嗅覚経路の神経接続様式および匂い情報処理様式はほとんど解明されていない。我々はこれまでに、蛍光タンパク質のモザイク発現により、ゼブラフィッシュ稚魚の嗅球ニューロンを単一細胞レベルで可視化することに成功している。本研究ではこの手法をさらに発展させ、多角的蛍光イメージングによりこの問題にアプローチした。
成魚において単一の嗅球ニューロンを可視化することを目的として、Creリコンビナーゼ依存的に蛍光タンパク質の発現がRFPからGFPに変換されるトランスジェニック系統を樹立した。また、同一個体での多色標識を目的として、CFP, YFP, RFPのいずれか一つを嗅球ニューロンで確率論的に発現するBrainbowトランスジェニック系統を樹立した。神経接続様式の解明には、軸索軌跡の解析とともにシナプス結合特異性の解析が必須である。そこで、シナプス結合の可視化を目的として、膜局在型splitGFPの相補フラグメントをそれぞれtTA/TREおよびGal4/UASシステムを介して発現誘導する系を構築した。
嗅球から高次中枢に至る神経配線図を機能的な側面から理解するために、嗅球の匂い地図の包括的解析を行った。神経活動レポーターGCaMPによるカルシウムイメージングと神経活動マーカー分子の免疫組織化学を組み合わせることで、匂い地図の全貌を明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

24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

24年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2013 2012 2011

すべて 学会発表 (6件)

  • [学会発表] From the olfactory bulb to higher brain centers: a comprehensive axon projection map revealed by genetic single-neuron labeling in zebrafish2013

    • 著者名/発表者名
      Nobuhiko Miyasaka
    • 学会等名
      Symposium on Sensory Systems Neural Circuits
    • 発表場所
      Ito Hall, University of Tokyo
    • 年月日
      2013-02-11
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Functional odor map in the zebrafish olfactory bulb2013

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Koide
    • 学会等名
      Symposium on Sensory Systems Neural Circuits
    • 発表場所
      Ito Hall, University of Tokyo
    • 年月日
      2013-02-11
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 嗅球から高次中枢へ:ゼブラフィッシュ二次嗅覚系の包括的軸索投射マップ2012

    • 著者名/発表者名
      宮坂信彦
    • 学会等名
      日本神経科学会 第35回大会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場
    • 年月日
      2012-09-20
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] From the olfactory bulb to higher brain centers: a comprehensive axon projection map revealed by genetic single-neuron labeling in zebrafish2012

    • 著者名/発表者名
      Nobuhiko Miyasaka
    • 学会等名
      16th International Symposium on Olfaction and Taste
    • 発表場所
      Stockholm, Sweden
    • 年月日
      2012-06-24
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 嗅球から高次中枢へ:ゼビラフィッシュ嗅覚系の機能構築2011

    • 著者名/発表者名
      宮坂信彦
    • 学会等名
      日本動物学会第82回大会
    • 発表場所
      大雪クリスタルホール(旭川)(招待講演)
    • 年月日
      2011-09-21
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 嗅球から高次中枢へと至るゼブラフィッシュ嗅覚経路の包括的遺伝学的解析2011

    • 著者名/発表者名
      宮坂信彦
    • 学会等名
      日本神経科学会第34回大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(横浜市)(招待講演)
    • 年月日
      2011-09-17
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2011-04-06   更新日: 2018-03-28  

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