化学走性行動と連合学習の分子神経機構の解明

2012 年度 研究成果報告書

• 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: 20115002
• 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: 東京大学
• 研究代表者: 飯野 雄一 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (40192471)
• 連携研究者: 國友 博文 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教 (20302812) ; 富岡 征大 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教 (40466800)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2012
• キーワード: 脳・神経 / 神経科学 / 行動学 / 線虫 / 化学走性

研究概要

本研究においては、線虫C.エレガンスの化学走性行動と連合学習の分子神経機構の解明を目指した。行動定量化により化学走性の二つのメカニズムが明らかになり、一方、突然変異体の分離によりインスリン/PI3キナーゼシグナル伝達経路、Gq/ホスホリパーゼC/ジアシルグリセロール経路が、塩の濃度と餌の有無とを連合して学習する行動可塑性に重要な役割を果たすことをが明らかとなった。さらに、この行動可塑性を引き起こす神経回路の変化についても明らかとした。

研究成果

• [雑誌論文] Odour concentration-dependent olfactory preference change in C. elegans (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, K., Hirotsu, T., Tagawa, T., Oda, S., Wakabayashi, T., Iino, Y., and Ishihara, T
  • 雑誌名: Nat Commun 巻: 3 ページ: 739
  • DOI: DOI:10.1038/ncomms1750
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mutations in the pqe-1 gene enhance transgene expression in Caenorhabditis elegans (2012)
  • 著者名/発表者名: Yamada, K., Tsuchiya, J., and Iino, Y
  • 雑誌名: G3 (Bethesda) 巻: 2 ページ: 741-751
  • DOI: DOI:10.1534/g3.112.002832
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temporally-regulated quick activation and inactivation of Ras is important for olfactory behaviour (2012)
  • 著者名/発表者名: Uozumi, T., Hirotsu, T., Yoshida, K., Yamada, R., Suzuki, A., Taniguchi, G., Iino, Y., and Ishihara, T
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 2 ページ: 500
  • DOI: DOI:10.1038/srep00500
  • 査読あり
• [雑誌論文] The temporal pattern of stimulation determines the extent and duration of MAPK activation in a Caenorhabditis elegans sensory neuron (2012)
  • 著者名/発表者名: Tomida, T., Oda, S., Takekawa, M., Iino, Y., and Saito, H
  • 雑誌名: Sci Signal 巻: 5 ページ: ra76
  • DOI: DOI:10.1126/scisignal.2002983
  • 査読あり
• [雑誌論文] Behavioral Choice between Conflicting Alternatives Is Regulated by a Receptor Guanylyl Cyclase, GCY-28, and a Receptor Tyrosine Kinase, SCD-2, in AIA Interneurons of Caenorhabditis elegans (2011)
  • 著者名/発表者名: Shinkai, Y., Yamamoto, Y., Fujiwara, M., Tabata, T., Murayama, T., Hirotsu, T., Ikeda, D.D., Tsunozaki, M., Iino, Y., Bargmann, C.I., et al.
  • 雑誌名: J Neurosci 巻: 31 ページ: 3007-3015
  • DOI: DOI:10.1523/JNEUROSCI.4691-10.2011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neuronal plasticity regulated by the insulin-like signaling pathway underlies salt chemotaxis learning in Caenorhabditis elegans (2011)
  • 著者名/発表者名: Oda, S., Tomioka, M., and Iino, Y
  • 雑誌名: J Neurophysiol 巻: 106 ページ: 301-308
  • DOI: DOI:10.1152/jn.01029.2010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Roles for class IIA phosphatidylinositol transfer protein in neurotransmission and behavioral plasticity at the sensory neuron synapses of Caenorhabditis elegans (2011)
  • 著者名/発表者名: Iwata, R., Oda, S., Kunitomo, H., and Iino, Y
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A 巻: 108 ページ: 7589-7594
  • DOI: DOI:10.1073/pnas.1016232108
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Seven-Transmembrane Receptor That Mediates Avoidance Response to Dihydrocaffeic Acid, a Water-Soluble Repellent in Caenorhabditis elegans (2011)
  • 著者名/発表者名: Aoki, R., Yagami, T., Sasakura, H., Ogura, K.I., Kajihara, Y., Ibi, M., Miyamae, T., Nakamura, F., Asakura, T., Kanai, Y., et al.
  • 雑誌名: J Neurosci 巻: 31 ページ: 16603-16610
  • DOI: DOI:10.1523/JNEUROSCI.4018-11.2011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Olfactory plasticity is regulated by pheromonal signaling in Caenorhabditis elegans (2010)
  • 著者名/発表者名: Yamada, K., Hirotsu, T., Matsuki, M., Butcher, R.A., Tomioka, M., Ishihara, T., Clardy, J., Kunitomo, H., and Iino, Y
  • 雑誌名: Science 巻: 329 ページ: 1647-1650
  • DOI: DOI:10.1126/science.1192020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-cell transcriptional analysis of taste sensory neuron pair in Caenorhabditis elegans (2010)
  • 著者名/発表者名: Takayama, J., Faumont, S., Kunitomo, H., Lockery, S.R., and Iino, Y
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res 巻: 38 ページ: 131-142
  • DOI: DOI:10.1016/j.jtbi.2010.08.020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Long-tail behavior in locomotion of Caenorhabditis elegans (2010)
  • 著者名/発表者名: Ohkubo, J., Yoshida, K., Iino, Y., and Masuda, N
  • 雑誌名: J Theor Biol 巻: 267 ページ: 213-222
  • DOI: DOI:10.1016/j.jtbi.2010.08.020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Insulin signaling plays a dual role in Caenorhabditis elegans memory acquisition and memory retrieval (2010)
  • 著者名/発表者名: Lin, C.H., Tomioka, M., Pereira, S., Sellings, L., Iino, Y., and van der Kooy, D
  • 雑誌名: J Neurosci 巻: 30 ページ: 8001-8011
  • DOI: DOI:10.1523/JNEUROSCI.4636-09.2010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of tubulin deglutamylase among Caenorhabditis elegans and mammalian cytosolic carboxypeptidases (CCPs) (2010)
  • 著者名/発表者名: Kimura, Y., Kurabe, N., Ikegami, K., Tsutsumi, K., Konishi, Y., Kaplan, O.I., Kunitomo, H., Iino, Y., Blacque, O.E., and Setou, M
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 285 ページ: 22936-22941
  • DOI: DOI:10.1074/jbc.C110.128280
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reversal of Salt Preference Is Directed by the Insulin/PI3K and Gq/PKC Signaling in Caenorhabditis elegans (2010)
  • 著者名/発表者名: Adachi, T., Kunitomo, H., Tomioka, M., Ohno, H., Okochi, Y., Mori, I., and Iino, Y
  • 雑誌名: Genetics 巻: 186 ページ: 1309-1319
  • DOI: DOI:10.1534/genetics.110.119768
  • 査読あり
• [雑誌論文] GPC-1, a G Protein γ-Subunit, Regulates Olfactory Adaptation in Caenorhabditis elegans (2009)
  • 著者名/発表者名: Yamada, K., Hirotsu, T., Matsuki, M., Kunitomo, H., and Iino, Y
  • 雑誌名: Genetics 巻: 181 ページ: 1347-1357
  • DOI: DOI:10.1534/genetics.108.099002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lateralized gustatory behavior of C. elegans is controlled by specific receptor-type guanylyl cyclases (2009)
  • 著者名/発表者名: Ortiz, C.O., Faumont, S., Takayama, J., Ahmed, H.K., Goldsmith, A.D., Pocock, R., McCormick, K.E., Kunimoto, H., Iino, Y., Lockery, S., et al.
  • 雑誌名: Curr Biol 巻: 19 ページ: 996-1004
  • DOI: DOI:10.1016/j.cub.2009.05.043
  • 査読あり
• [雑誌論文] Parallel use of two behavioral mechanisms for chemotaxis in Caenorhabditis elegans (2009)
  • 著者名/発表者名: Iino, Y., and Yoshida, K
  • 雑誌名: J Neurosci 巻: 29 ページ: 5370-5380
  • DOI: DOI:10.1523/JNEUROSCI.3633-08.2009
  • 査読あり
• [雑誌論文] A trophic role for Wnt-Ror kinase signaling during developmental pruning in Caenorhabditis elegans (2009)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, Y., Hirotsu, T., Iwata, R., Kage-Nakadai, E., Kunitomo, H., Ishihara, T., Iino, Y., and Kubo, T
  • 雑誌名: Nat Neurosci 巻: 12 ページ: 981-987
  • DOI: DOI:10.1038/nn.2347
  • 査読あり
• [雑誌論文] Memory in Caenorhabditis elegans Is Mediated by NMDA-Type Ionotropic Glutamate Receptors (2008)
  • 著者名/発表者名: Kano, T., Brockie, P.J., Sassa, T., Fujimoto, H., Kawahara, Y., Iino, Y., Mellem, J.E., Madsen, D.M., Hosono, R., and Maricq, A.V
  • 雑誌名: Curr Biol 巻: 18 ページ: 1010-1015
  • DOI: DOI:10.1016/j.cub.2008.05.051
  • 査読あり
• [雑誌論文] CASY-1, an ortholog of calsyntenins/alcadeins, is essential for learning in Caenorhabditis elegans (2008)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, D.D., Duan, Y., Matsuki, M., Kunitomo, H., Hutter, H., Hedgecock, E.M., and Iino, Y
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A 巻: 105 ページ: 5260-5265
  • DOI: DOI:10.1073/pnas.0711894105
  • 査読あり
• [学会発表] Optogenetic analysis of the mechanism for sensing chemical gradient in C. elegans (2012)
  • 著者名/発表者名: Yohsuke Satoh, Hirofumi Kunitomo, Yuichi Iino
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2012-12-11
• [学会発表] Neural coding of the homeostatic salt chemotaxis based on salt-concentration memory in C. elegans (2012)
  • 著者名/発表者名: Kunitomo, Hirofumi, Sato Hirofumi, Satoh Yohsuke, Iino, Yuichi
  • 学会等名: 第35回日本神経科学大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2012-09-20
• [学会発表] The role of a splicing isoform of insulin receptor in starvation-induced behavioral plasticity in C. elegans (2012)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Tomioka, Hayao Ohno, Shinya Kato, Yasuki Naito, Hirofumi Kunitomo and Yuichi Iino
  • 学会等名: 第35回 日本神経科学大会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場(名古屋市)
  • 年月日: 2012-09-19
• [学会発表] Optogenetic analysis of the mechanism for sensing chemical gradients (2012)
  • 著者名/発表者名: Yohsuke Satoh, Hirofumi Kunitomo, Yuichi Iino
  • 学会等名: 5th East Asia Worm Meeting
  • 発表場所: 台北、Taiwan
  • 年月日: 2012-06-28
• [学会発表] Roles of diacylglycerol signaling in migration toward preferred salt concentration in C. elegans (2012)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Kunitomo, Hirofumi Sato, Ryo Iwata, Takeshi Adachi, Hayao Ohno and Yuichi Iino
  • 学会等名: International Symposium on Olfaction and Taste (ISOT)
  • 発表場所: Stockholm
  • 年月日: 2012-06-25
• [学会発表] Neuronal mechanisms underlying olfactory preference change depending upon odor concentration (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazushi Yoshida, Takaaki Hirotsu, Takanobu Tagawa, Shigekazu Oda, Tokumitsu Wakabayashi, Yuichi Iino, and Takeshi Ishihara
  • 学会等名: XVI International Symposium on Olfaction and Taste (ISOT)
  • 発表場所: Stockholm、Sweden
  • 年月日: 2012-06-25
• [学会発表] Axonal transport of a novel isoform of the Insulin/IGF receptor regulates gustatory plasticity in Caenorhabditis elegans (2012)
  • 著者名/発表者名: Hayao Ohno, Masahiro Tomioka, Shinya Kato, Yasuki Naito, Hirofumi Kunitomo and Yuichi Iino
  • 学会等名: XVI International Symposium on Olfaction and Taste
  • 発表場所: ストックホルム、スウェーデン
  • 年月日: 2012-06-24
• [学会発表] Molecular and neuronal mechanisms for experience-dependent gustatory behavior in Caenorhabditis elegans (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Iino, Hirofumi Kunitomo, Masahiro Tomioka, Hayao Ohno, Hirofumi Sato, Ryo Iwata, Shigekazu Oda, Yohsuke Sato and Takeshi Adachi
  • 学会等名: XVI International Symposium on Olfaction and Taste
  • 発表場所: ストックホルム、スウェーデン
  • 年月日: 2012-06-24
• [学会発表] Axonal transport of a novel DAF-2 isoform regulates associative learning (2012)
  • 著者名/発表者名: Hayao Ohno, Masahiro Tomioka, Shinya Kato, Yasuki Naito, Hirofumi Kunitomo, Yuichi Iino
  • 学会等名: EMBO Conference Series C. elegans Neurobiology
  • 発表場所: ハイデルベルク、ドイツ
  • 年月日: 2012-06-15
• [学会発表] A Molecular Machinery that Determines Alternative Splicing Patterns of Insulin Receptor in C. elegans Chemosensory Neurons (2012)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Tomioka, Yasuki Naito, Shinya Kato, Hayao Ohno, Yuichi Iino
  • 学会等名: RNA Sciences in Cell and Developmental Biology II
  • 発表場所: RIKEN CDB(神戸)
  • 年月日: 2012-06-11
• [学会発表] 線虫の塩への化学走性を調節する神経回路の同定 (2010)
  • 著者名/発表者名: 吉田和史、飯野雄一
  • 学会等名: 日本味と匂学会第46回大会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2010-10-04
• [備考]
  • URL: http://molecular-ethology.biochem.s.u-tokyo.ac.jp/IINO_lab_J.html