線虫(C.elegans)の重金属イオン忌避行動の解析

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09878136
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 二井 将光 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (50012646)
• 研究分担者: 三本木 至宏 大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (10222027)
• キーワード: 線虫 / 重金属イオン / 感覚ニューロン / 忌避行動

研究概要

顕微鏡下に観察すると、重金属イオンを全く含まないところで前進運動をしていた線虫(C.elegans)は重金属イオンに接触すると後ずさりをし、戻ろうとする。すなわち、線虫は重金属イオンを認識し、行動様式を変換するという忌避行動をする。本研究はこの行動を解析し、認識から行動に至る過程を明らかにすることを目的としている。研究期間内に明らかにした点は以下のようである。
(1)線虫はCu^<2+>,Cd^<2+>,Zn^<2+>をそれぞれ特異的に認識している。(2)それぞれのイオンに対応して感覚受容ニューロンから運動ニューロンまで特定の神経回路を用いている。(3)cGMP-gatedチャネルに欠損のあるものはCd^<2+>に対して忌避行動を示さない。(4)感覚ニューロンに欠損のある株はいずれも忌避行動を示さない。(5)塩素イオンに対する走化性の機構は明らかに異なる機構によって重金属イオンを忌避している。(6)線虫は酸性pHを特異的に認識し忌避することを示した。この認識から忌避に至る行動に関与する神経回路は重金属に対するもとは異なっていた。これらの成果によって、モデル生物である線虫の感覚から行動に至る過程の理解が大きく進展した。

研究成果

• [文献書誌] T. Oka, R. Yamamoto, M. Futai: "Multiple genes for vacuolar-type ATPase proteolipids in Caenohabditis elegans: a new gene, vha-3, has a distinct cell-specific distribution." J. Biol. Chem.273. 22570-22576 (1998)
• [文献書誌] T. Yoshimizu, H. Omote, T. Wakabayashi, Y. Sambongi, M. Futai.: "Essential Cys-Pro-Cys motif of Caenorhabditis elegans copper transport ATPase." Biosci. Biotechnol. Biochem.62. 1258-1260 (1998)
• [文献書誌] T. Wakabayashi, N. Nakamura, Y. Sambongi, Y. Wada, T. Oka, M. Futai: "Identification of the copper chaperone, CUC-1, in Caenorhabiditis elegans: tissue specific co-expression with the copper transporting ATPase, CUA-1" FRBS Lett.440. 141-146 (1998)
• [文献書誌] Y. Sambongi, T. Nagae, Y. Liu, T. Yoshimizu, K. Takeda, Y. Wada, M. Futai: "Sensing of cadmium and copper ions by eternally exposed ASE and ASH neurons elicits avoidance response in Caenorhabditis elegans." Neuro Report. 印刷中. 印刷中 (1999)