嗅球の誘導の分子機構

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10220208
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 山口 正洋 東京大学, 大学院・医学系研究科, 講師 (60313102)
• 研究分担者: 長尾 伯 東京大学, 大学院・医学系研究科, 助手 (50281647) ; 森 憲作 東京大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (60008563)
• キーワード: 嗅球 / 匂い地図 / Sema3A / 神経新生 / 顆粒細胞 / 神経回路

研究概要

1.嗅球における匂い地図の構築解析と、その誘導形成の分子機構探索
Sema3A KOマウスの嗅球匂い地図を、細胞接着分子に規定されるドメイン構造と、匂い刺激による内因性信号の分布を指標に検討し、(1)Sema3Aの受容体であるneuropilin-1陽性の嗅神経軸索が投射する糸球の配置が乱れている、(2)舌領域と呼んでいる特定部位の糸球が消失している、(3)酸応答ドメインが内側方向に移動しているなど、匂い地図に特定のパターンの変化が生じていることを見出した。
また、マウス嗅球の嗅神経層、糸球体層、外叢状層の細胞膜画分のプロテオミクス解析によって、発現する細胞膜蛋白分子をスクリーニングした。一部の嗅神経や一部の僧帽細胞に発現する細胞接着分子を複数種同定し、嗅神経と僧帽細胞の特異的な神経連絡形成に関与しうる候補分子を得た。
2.嗅覚系ニューロンの誘導、分化のメカニズム解析
成体マウスに匂い遮断実験を行い、成体で新生する嗅球顆粒細胞の生存は匂い刺激の有無で調節されていること、更に顆粒細胞が細胞分裂で生まれてからの時期を追うことにより、新生顆粒細胞の生死が匂い刺激によって左右される、特定の時期(臨界期)が存在することを明らかにした。
また、未分化顆粒細胞を可視化できるnestin-GFPマウスの培養嗅球スライス標本を用いて、パッチクランプ法によつてGFP陽性顆粒細胞の電気生理学的特性を検討する系を確立した。
3.嗅球内神経回路の解析
匂い刺激によって生じる内因性信号の光学的測定により、特定の匂い刺激に応答するドメインが、嗅球の内外側の対象位置に配置していることを明らかにした。このドメインにトレーサー色素を注入して軸索投射経路を検討し、匂い分子応答が共通な対象位置のドメイン間には、嗅球の投射ニューロンである房飾細胞の軸索側枝による密な相互投射が存在することを見出した。

研究成果

• [文献書誌] Inaki, K., et al.: "Molecular-feature domains with posterodorsal-anteroventral polarity in the symmetrical sensory maps of the mouse olfactory bulb : mapping of odourant-induced Zif268 expression"European Journal of Neuroscience. 15(10). 1563-1574 (2002)
• [文献書誌] Sugitani, Y., et al.: "Brn-1 and Brn-2 share crucial roles in the production and positioning of mouse neocortical neurons"Genes and Development. 16(14). 1760-1765 (2002)
• [文献書誌] Nagao, H., et al.: "Grouping and representation of odorant receptors in domains of the olfactory bulb sensory map"Microscopy Research and Technique. 58(3). 168-175 (2003)
• [文献書誌] Kempermann, G., et al.: "Early determination and long-term persistence of adult-generated new neurons in the hippocampus of mice"Development. 130(2). 391-399
• [文献書誌] Taniguchi, M., et al.: "Distorted odor maps in the olfactory bulb of semaphorin 3A-deficient mice"Journal of Neuroscience. 23(4). 1390-1397 (2003)
• [文献書誌] Treloar, H.B., et al.: "Inverse expression of OCAM in a subset of olfactory axons and a subset of mitral/tufted cells in the developing rat olfactory bulb"Journal of Comparative Neurology. (in press).
• [文献書誌] Mori, K.: "Grouping of odourant receptors : odour maps in the mammalian olfactory bulb"Biochem.Soc.Trans.. 31. 134-136 (2003)
• [文献書誌] Filipov, V., et al.: "Subpopulation of nestin-expressing progenitor cells in the adult murine hippocampus shows electrophysiological and morphological characteristics of astrocytes"Molecular and Cellular Neuroscience. (in press).