線虫の神経回路の光操作から探る感覚と記憶に関わる神経の暗号

• 研究領域: 神経系の動作原理を明らかにするためのシステム分子行動学
• 研究課題/領域番号: 23115707
• 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: 甲南大学
• 研究代表者: 久原 篤 甲南大学, 理工学部, 准教授 (00402412)
• 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: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円); 2012年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2011年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
• キーワード: 線虫 / 神経回路 / シナプス / 光技術 / C. elegans / 温度応答 / 光駆動性チャネル / カルシウムイメージング / 神経伝達

研究実績の概要

感覚から記憶学習、そして行動にいたるまでの神経回路システムの解析を行なうための実験モデルとして、線虫C. elegansの温度走性行動をもちいている。昨年度までに、光応答性チャネルと分子遺伝学を組み合わせた解析から、感覚ニューロンと介在ニューロン間の新たな情報伝達の生理的暗号が見つかってきた(Kuhara et al., Nature commun, 2011)。本年度は、そのシナプス伝達におけるグルタミン酸情報伝達に関わる分子機構の解析を光技術を使って進めた。また、これまでに、光応答性チャネルをもちいて行動と神経活動の人工操作を行なってきたが、新たに温度記憶時の神経回路を操作して、記憶の生理学的特性をとらえるための解析装置を作成したため、初期段階の予備実験と共に報告する。
線虫の温度走性は、学習の側面からも解析されている。温度と餌条件の関連付け学習に関わる新規の変異体を解析し、その責任遺伝子を同定したところ、ヒトから線虫まで高度に保存されているα/β加水分解酵素ドメインを持つ新規のタンパク質をコードしていた。遺伝学的解析の結果、少なくともAWC感覚ニューロンにおいて、3量体Gタンパク質αサブユニットであるODR-3と同一経路上で機能していることが示唆された。
温度走性を行なっている際の運動を数理学的にとらえるために、集団行動の定量化を行った所、線虫が高温に移動する場合と、低温に移動する場合において、異なるbiased random walkを行なっていることが明らかとなった。

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。

研究成果

• [雑誌論文] Synaptic Polarity Depends on Phosphatidylinositol Signaling Regulated by Myo-inositol Monophosphatase in Caenorhabditis elegans (2012)
  • 著者名/発表者名: Kimata, T., Tanizawa, Y., Can, Y., Ikeda, S., Kuhara, A., Mori, I.
  • 雑誌名: Genetics 巻: (印刷中)(未定) 号: 2 ページ: 509-521
  • DOI: 10.1534/genetics.111.137844
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel and conserved protein AHO-3 is required for thermotactic plasticity associated with feeding states in Caenorhabditis elegans. (2012)
  • 著者名/発表者名: Nishio, N., Mohri-Shiomi, A., Nishida, Y., Hiramatsu, N., Kodama-Namba, E., Kimura, K.D., Kuhara, A., and Mori, I.
  • 雑誌名: Genes Cells 巻: 17 号: 5 ページ: 365-386
  • DOI: 10.1111/j.1365-2443.2012.01594.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] 線虫Caenorhabditis elegansの温度応答を制御する神経情報処理メカニズム (2012)
  • 著者名/発表者名: 大西憲幸、久原篤
  • 雑誌名: 比較生理生化学 巻: 29(3) ページ: 112-120
  • NAID: 10031123310
  • 査読あり
• [雑誌論文] 線虫の温度応答の分子生理メカニズム (2012)
  • 著者名/発表者名: 久原 篤
  • 雑誌名: 生物物理 巻: 52(4) ページ: 200-202
  • NAID: 10030494713
  • 査読あり
• [雑誌論文] 神経活動の光操作とイメージングによる神経伝達の暗号解読 (2012)
  • 著者名/発表者名: 久原篤
  • 雑誌名: Genes & Genetic Systems 巻: 86, 6, supple ページ: 4-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neural coding in a single sensory neuron controlling opposite seeking behaviours in Caenorhabditis elegans (2011)
  • 著者名/発表者名: Kuhara, A., Ohnishi, N., Shimowada, T., Mori, I.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 2:355 号: 1 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1038/ncomms1352
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel and Conserved Protein Macoilin Is Required for Diverse Neuronal Functions in Caenorhabditis elegans (2011)
  • 著者名/発表者名: Miyara, A., Ohta, A., Okochi, Y., Tsukada, Y., Kuhara, A., Mori, I.
  • 雑誌名: PLoS Genetics 巻: VOL.7 号: 5 ページ: 1-14
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1001384
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bidirectional regulation of thermotaxis by glutamate transmissions in Caenorhabditis elegans (2011)
  • 著者名/発表者名: Ohnishi N., Kuhara, A., Nakamura, F., Okochi, Y., Mori, I.
  • 雑誌名: The EMBO Journal 巻: Vol.30 ページ: 1376-1388
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neural coding of opposite seeking behaviors by stimulatory and inhibitory neurotransmission in a single sensoryneuron (2011)
  • 著者名/発表者名: Kuhara, A., Ohnishi N., Shimowada T., Mori, I.
  • 雑誌名: Genes & Genetic Systems 巻: 86, 6 ページ: 437-437
• [学会発表] 線虫の低温応答適応に関わる感覚神経系と分子機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 宇治澤知代、桑原直人、太田茜、久原篤
  • 学会等名: 分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2012-12-11
• [学会発表] Molecular physiological mechanism underlying neural circuit for temperature sensing and memory in C. elegans (2012)
  • 著者名/発表者名: 久原 篤
  • 学会等名: 第83回 日本動物学会年会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2012-09-13
• [学会発表] Temperature-resistance is regulated through sensory signaling in C. elegans (2012)
  • 著者名/発表者名: 宇治澤 知代、太田 茜、桑原 直人、久原 篤
  • 学会等名: 第83回 日本動物学会年会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2012-09-13
• [学会発表] 行動に関わる神経回路の生理暗号をさぐる (2012)
  • 著者名/発表者名: 久原篤
  • 学会等名: 第4回甲南大学生物学シンポジウム
  • 発表場所: 神戸、甲南大学(招待講演)
  • 年月日: 2012-01-13
• [学会発表] 温度情報処理の神経回路システムの分子生理的解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 久原 篤
  • 学会等名: 包括型脳科学研究推進支援ネットワーク 夏のワークショップ
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] Seeking molecular and neural mechanisms of temperature response and resistance in C. elegans (2012)
  • 著者名/発表者名: 宇治澤 知代, 園田 悟, 大久保 幸恵, 水谷 仁美, 長屋 ひろみ, 桑原 直人, 太田 茜, 久原 篤
  • 学会等名: 第50回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] 動物の温度応答の分子遺伝学 (2012)
  • 著者名/発表者名: 久原 篤
  • 学会等名: 遺伝学会年会
  • 発表場所: 九州大学
  • 招待講演
• [学会発表] Excitatory and inhibitory neurotransmission in a single sensory neuron direct opposite temperature-seeking behaviors (2011)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Kuhara, Noriyuki Ohnishi, Tomoyasu Shimowada, Ikue Mori
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜、パシフィコ横浜(ポスター発表)
  • 年月日: 2011-12-13
• [学会発表] Adaptation and evolution against environmental temperature-changes in C.elegans (2011)
  • 著者名/発表者名: 宇治澤知代、井上奈穗、前田諒、太田茜、久原篤
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜、パシフィコ横浜(ポスター発表)
  • 年月日: 2011-12-13
• [学会発表] 暑がり屋さんの脳・寒がり屋さんの脳～温度感知と脳の仕組み～ (2011)
  • 著者名/発表者名: 久原篤
  • 学会等名: 動物学会近畿支部講演会「動物学が開く医療への扉」
  • 発表場所: 神戸、甲南大学(招待講演)
  • 年月日: 2011-11-05
• [学会発表] 神経活動の光操作とイメージングによる神経伝達の暗号解読 (2011)
  • 著者名/発表者名: 久原篤、大西憲幸、下和田智康、森郁恵
  • 学会等名: 遺伝学会年会
  • 発表場所: 京都、京都大学(一般口頭発表)
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] 感覚行動をつかさどる神経回路の情報処理の暗号 (2011)
  • 著者名/発表者名: 久原篤、大西憲幸、下和田智康、森郁恵
  • 学会等名: 第49回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 姫路、兵庫県立大学(一般口頭発表)
  • 年月日: 2011-09-18
• [学会発表] Neural coding in neural circuit controlling seeking sensory-behavior (2011)
  • 著者名/発表者名: 久原篤、大西憲幸、下和田智康、森郁恵
  • 学会等名: 第49回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 姫路、兵庫県立大学(招待講演)(シンポジウム)
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] Novel palmitoylated hydrolase AHO-3 regulates integrative behavior for temperature and feeding state in C.elegans (2011)
  • 著者名/発表者名: Nana Nishio), Akiko Mohri-Shiomi, Naoya Hiramatsu, Eiji Kodama-Namba, Kotaro D.Kimura, Atsushi Kuhara), Ikue Mori
  • 学会等名: Neuron 2011
  • 発表場所: 横浜、パシフィコ横浜(査読口頭講演)
  • 年月日: 2011-09-15
• [学会発表] 線虫の温度感知にかかわる神経回路の光操作 (2011)
  • 著者名/発表者名: 久原篤
  • 学会等名: 神経組織の成長・再生・移植研究会第26回学術集会
  • 発表場所: 東京、東京医科大学(招待講演)
  • 年月日: 2011-06-25
• [学会発表] Long term calcium imaging of AFD thermosensory neuron revealed behavioral strategy for exploratory movements during thermotaxis (2011)
  • 著者名/発表者名: Yuki Tsukada, Tomoyasu Shimowada, Noriyuki Ohnishi, Atsushi Kuhara, Ikue Mori
  • 学会等名: International C.elegans meeting
  • 発表場所: ロサンゼルス、UCLA(査読口頭講演)
  • 年月日: 2011-06-23
• [学会発表] 光技術と分子遺伝学から探るシナプス伝達の暗号 (2011)
  • 著者名/発表者名: 久原篤
  • 学会等名: 生理研研究会「シナプス可塑性の分子基盤」
  • 発表場所: 岡崎、生理学研究所(招待講演)
  • 年月日: 2011-06-16
• [学会発表] 線虫の神経回路の光操作から探る感覚と記憶に関わる神経の暗号 (2011)
  • 著者名/発表者名: 久原篤、大西憲幸、下和田智康、森郁恵
  • 学会等名: 包括型脳科学研究推進支援ネットワーク夏のワークショップ
  • 発表場所: 神戸、ポートピアホテル(一般ポスター発表)
• [図書] Someone (2012)
  • 著者名/発表者名: 久原 篤
  • 総ページ数: 31
  • 出版者: リバネス
• [備考] 久原研究室ホームページ
  • URL: http://kuharan.com/index.html
• [備考] 甲南大学研究者紹介
  • URL: http://researchers.adm.konan-u.ac.jp/html/100000141_ja.html