公募研究
新学術領域研究(研究領域提案型)
脳における神経細胞の集団的活動の基盤には、神経細胞間でランダムにみえながら特異的結合をもつ複雑ネットワークの存在が示唆されている。この複雑ネットワークの機能単位が、高次情報処理を行う単位となるメゾスコピック神経回路を構成していると考えられる。本研究では、個々の神経細胞でランダムな組み合わせ発現する多様化標的認識分子群であるクラスター型プロトカドヘリン（cPcdh）分子群に注目し、cPcdh分子種による特異的シナプス形成メカニズムを明らかにしたいと考えている。これまでの研究で2種のPcdh-α、4種のPcdh-β、4種のPcdh-γがランダムに発現しており、神経細胞の多様性が約3 x10の10乗となることを推計した。また、Pcdhアイソフォームはヘテロ4量体を形成しており、神経細胞あたり15種からつくられるヘテロ４量体数は12,720種となることを推計した。シナプス数が神経細胞あたり１万個であることが知られており興味深い。また、神経細胞間で発現するアイソフォームが異なることによるヘテロ４量体の一致の確率が指数関数的に低下することが推計された。このcPcdhの局所回路形成での役割を明らかにする為に、iPS細胞をマウス正常胚に注入したキメラマウスの皮質体性感覚野４層の星状細胞における局所回路の解析を２細胞同時ホールセル記録法により解析した。その結果、正常なiPS細胞を用いた解析により、同一神経幹細胞由来の興奮性ニューロン間で高頻度に双方向性結合が認められることを発見した。また、cPcdh全欠損iPS細胞を用いたキメラマウスではこの高頻度の双方向性結合がランダムレベルに低下していた。更に、cPcdhのランダム発現を制御するDNAメチル化酵素Dnmt3bを欠損させたiPS細胞を用いた場合、この高頻度双方向性結合が低下していた。
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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