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2014 年度 実績報告書

線虫C. elegansの忘却制御機構から探る記憶のダイナミズム

計画研究

研究領域多様性から明らかにする記憶ダイナミズムの共通原理
研究課題/領域番号 25115009
研究機関九州大学

研究代表者

石原 健  九州大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (10249948)

研究期間 (年度) 2013-06-28 – 2018-03-31
キーワード神経科学 / 学習 / 記憶 / 忘却 / 線虫 / イメージング
研究実績の概要

動物は、様々な環境からの情報を記憶として保持している。本研究では、保持時間が短い短期記憶を忘れるメカニズムを、分子・神経回路から明らかにすることを目指している。本年度は、下記のような研究を進めた。
(1)記憶を忘れにくい変異体の抑圧変異体の候補について、表現型の確認を行い、全ゲノム塩基配列の決定を行い、変異が生じている場所を明らかにした。
(2)嗅覚順応の記憶を忘れやすい変異体の抑圧変異体を同定している。これらの原因遺伝子をさらに一つ同定し、この遺伝子が関与するシグナル経路が忘却に必須であることを明らかにした。さらに、昨年度に同定した原因遺伝子が働いている神経細胞群を明らかにした。また、これまでに得られた変異体の解析から、忘却促進経路は、下流では、感覚神経の性質によって異なっていることを見いだした。そこで、記憶を忘れにくい変異体のスクリーニングを新たに行い、候補変異体を得ることに成功した。
(3)ブタノンエンハンスメントの記憶の消去を制御するシナプス伝達を制御する分子について、薬剤に対する応答性に関わる表現型の解析を行い、神経活動を抑制的に制御していることを明らかにした。
(4)中枢神経回路における記憶の形成と忘却とを可視化するための第一段階として、4Dイメージングシステムにより、嗅覚刺激を行った場合に中枢神経回路を構成する神経細胞の個々の活動を高速に測定することに成功した。その結果、多くの神経細胞が同調的に働いていることが明らかになった。

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

忘却の分子・神経回路機構を明らかにするために行っている遺伝学的解析では、新たなスクリーニングにより変異体候補が得られているほか、これまでに単離している変異体の原因遺伝子の同定や、働く神経細胞群の同定などが進んでいる。
ブタノンエンハンスメントの記憶の制御に、シナプス伝達が適切に制御されることが必要であることが明らかになった。
4Dイメージングシステムを用いて、中枢神経回路全体の神経活動の応答を個々の神経細胞レベルで測定することができるようになった。

今後の研究の推進方策

忘却を担う分子・神経回路メカニズムを明らかにするために、これまでに得られた変異体の解析、とくに原因遺伝子の同定、その機能細胞を明らかにする。その結果に基づき、記憶の忘却に関わるメカニズムを、イメージングと分子遺伝学的解析を組み合わせて明らかにする。
さらに、忘却を制御する神経回路メカニズムを、分子遺伝学的解析と神経伝達物質の解析とを組み合わせて、明らかにしていく。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (11件) (うち招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Metabotropic glutamate receptors: modulators of context-dependent feeding behaviour in C. elegans.2015

    • 著者名/発表者名
      Dillon J, Franks CJ, Murray C, Edwards RJ, Calahorro F, Ishihara T, Katsura I, Holden-Dye L, O'Connor V.
    • 雑誌名

      Journal of Biochemistry

      巻: 290 ページ: 未定

    • DOI

      10.1074/jbc.M114.606608

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Automated detection and tracking of many cells by using 4D live-cell imaging data.2014

    • 著者名/発表者名
      Tokunaga T, Hirose O, Kawaguchi S, Toyoshima Y, Teramoto T, Ikebata H, Kuge S, Ishihara T, Iino Y, Yoshida R.
    • 雑誌名

      Bioinformatics.

      巻: 15 ページ: i43-51

    • DOI

      10.1093/bioinformatics/btu271

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Whole-brain imaging of C. elegans reveals multi-neuronal dynamics under non-stimulus condition.2015

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Teramoto, Terumasa Tokunaga, Osamu Hirose, Yu Toyoshima, Yuichi Iino, Ryo Yoshida, and Takeshi Ishihara
    • 学会等名
      Cold Spring Harbor Laboratory Meeting Wiring the Brain
    • 発表場所
      米国 コールドスプリングハーバー
    • 年月日
      2015-03-24 – 2015-03-28
  • [学会発表] Analyses of the developmental changes in the odor preference of C. elegans2015

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Hino, Manabi Fujiwara, Takeshi Ishihara
    • 学会等名
      Cold Spring Harbor Laboratory Meeting Wiring the Brain
    • 発表場所
      米国 コールドスプリングハーバー
    • 年月日
      2015-03-24 – 2015-03-28
  • [学会発表] 線虫中枢神経系のまるごと計測および定量解析にむけた取り組み2015

    • 著者名/発表者名
      寺本孝行、吉田亮
    • 学会等名
      定量生物の会 第7回年会
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2015-01-11 – 2015-01-12
    • 招待講演
  • [学会発表] 嗅覚順応の記憶の忘却を抑制的に制御する分子機構の解析2014

    • 著者名/発表者名
      伊藤 昂洋、石原 健
    • 学会等名
      第37回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2014-11-25 – 2014-11-27
  • [学会発表] 線虫、C.elegansの単一神経細胞におけるカルシウムダイナミクス2014

    • 著者名/発表者名
      久下 小百合、 寺本 孝行、 石原 健
    • 学会等名
      第37回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2014-11-25 – 2014-11-27
  • [学会発表] Active forgetting of the olfactory memory in C. elegans2014

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Ishihara, Akitoshi Inoue, Etsuko Sawatari, Tomohiro Kitazono, Manabi Fujiwara, Takayuki Teramoto
    • 学会等名
      Neurobiology: Diverse Species & Conserved Principles
    • 発表場所
      中国 蘇州
    • 年月日
      2014-09-15 – 2014-09-19
    • 招待講演
  • [学会発表] 線虫C.elegansにおいて、忘却を制御するTIR-1/JNK-1経路の下流因子の解析2014

    • 著者名/発表者名
      北園 智弘、井上 明俊、石原 健
    • 学会等名
      第37回 日本神経科学大会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2014-09-11 – 2014-09-13
  • [学会発表] How does the animal change its behavioral patterns during growth?2014

    • 著者名/発表者名
      Manabi Fujiwara, Noriko Sato, Shinichi Maruyama, Takeshi Ishihara
    • 学会等名
      C. elegans Development, Cell Biology and Gene Expression Meeting in associated with The 6th Asia-Pacific C. elegans meeting
    • 発表場所
      奈良
    • 年月日
      2014-07-15 – 2014-07-19
  • [学会発表] Analyses of the developmental changes in the odor preference of C.elegans2014

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Hino, Manabi Fujiwara, Takeshi Ishihara
    • 学会等名
      C. elegans Development, Cell Biology and Gene Expression Meeting in associated with The 6th Asia-Pacific C. elegans meeting
    • 発表場所
      奈良
    • 年月日
      2014-07-15 – 2014-07-19
  • [学会発表] Analysis of molecular mechanisms that negatively regulate forgetting of olfactory adaptation2014

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Ito, Tomohiro Kitazono, Takeshi Ishihara
    • 学会等名
      C. elegans Development, Cell Biology and Gene Expression
    • 発表場所
      奈良
    • 年月日
      2014-07-15 – 2014-07-19
  • [学会発表] Downstream regulatory components of the TIR-1/JNK-1 pathway for forgetting in C. elegans2014

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Kitazono,Akitoshi Inoue,Takeshi Ishihara
    • 学会等名
      C. elegans Neuro 2014
    • 発表場所
      米国 マディソン
    • 年月日
      2014-07-07 – 2014-07-10
  • [備考] 九州大学理学研究院生物科学部門 分子遺伝学研究室

    • URL

      http://www.biology.kyushu-u.ac.jp/~bunsiide/

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公開日: 2016-06-01  

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