新しいイメージング技術による神経伝達物質受容体の多様性の理解

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H01378
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 谷本 拓 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (70714955)
• 研究分担者: 近藤 周 国立遺伝学研究所, 遺伝メカニズム研究系, 助教 (90408401)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 遺伝学

研究実績の概要

一つの神経伝達物質には機能の異なる複数の受容体が存在する。個々の受容体の分子生理学的特性については、詳細な解析がされてきた。しかし、生体内において一つの伝達物質が複数の受容体を持つ生物学的意義は十分に理解されていない。研究代表者らによるこれまでの研究から、ショウジョウバエのドーパミン入力は、コンテクストにより「異なる情報」として細胞に受容されることが明らかになっている。本研究では、内在性のドーパミン受容体の分布と活性化をイメージングすることで、受容体の組み合わせが伝達物質の作用の違いを生むメカニズムを明らかにする。
今年度は新たに作成したGAL4系統、GFPなどの融合タンパク受容体、Tango-活性化受容体の全てにおいて、レポーターを可視化した。標準脳のランドマークを基準にin silicoで座標を変形させる「レジストレーション」を行い、全てのドーパミン受容体を発現する細胞を同座標系に重ね合わせることで、ドーパミン受容体地図を構築した。これを基にそれぞれの脳領域での受容体発現細胞の種類（ドーパミンシグナルの多様性）や豊富さ（ホット・コールドスポット）、各受容体に対するドーパミン作用範囲を解析した。また、発現パターンの相違から受容体間の類似性・相違性を統計的に解析し、協調的あるいは相補的に機能する受容体の組み合わせを明らかにした。さらに、受容体の発現を軸にした多次元空間上に各脳領域（ボクセル）をプロットすることで、受容体構成・活性化パターンの観点から脳領域間の類似性を定量的に分類した。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] University of Konstanz(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: University of Konstanz
• [雑誌論文] Neurochemical Organization of the Drosophila Brain Visualized by Endogenously Tagged Neurotransmitter Receptors (2020)
  • 著者名/発表者名: Kondo Shu、Takahashi Takahiro、Yamagata Nobuhiro、Imanishi Yasuhito、Katow Hidetaka、Hiramatsu Shun、Lynn Katrina、Abe Ayako、Kumaraswamy Ajayrama、Tanimoto Hiromu
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 30 ページ: 284～297.e5
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2019.12.018
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Environmental Light Is Required for Maintenance of Long-Term Memory in Drosophila (2020)
  • 著者名/発表者名: Inami Show、Sato Shoma、Kondo Shu、Tanimoto Hiromu、Kitamoto Toshihiro、Sakai Takaomi
  • 雑誌名: The Journal of Neuroscience 巻: 40 ページ: 1427～1439
  • DOI: 10.1523/JNEUROSCI.1282-19.2019
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dopamine Receptor Dop1R2 Stabilizes Appetitive Olfactory Memory through the Raf/MAPK Pathway in Drosophila (2020)
  • 著者名/発表者名: Sun Huan、Nishioka Tomoki、Hiramatsu Shun、Kondo Shu、Amano Mutsuki、Kaibuchi Kozo、Ichinose Toshiharu、Tanimoto Hiromu
  • 雑誌名: The Journal of Neuroscience 巻: 40 ページ: 2935～2942
  • DOI: 10.1523/JNEUROSCI.1572-19.2020
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Corazonin-PTTH Neuronal Axis Controls Systemic Body Growth by Regulating Basal Ecdysteroid Biosynthesis in Drosophila melanogaster (2020)
  • 著者名/発表者名: Imura Eisuke、Shimada-Niwa Yuko、Nishimura Takashi、Huckesfeld Sebastian、Schlegel Philipp、Ohhara Yuya、Kondo Shu、Tanimoto Hiromu、Cardona Albert、Pankratz Michael J.、Niwa Ryusuke
  • 雑誌名: Current Biology 巻: 30 ページ: 2156～2165.e5
  • DOI: 10.1016/j.cub.2020.03.050
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Cofactor-enabled functional expression of fruit fly, honeybee, and bumblebee nicotinic receptors reveals picomolar neonicotinoid actions (2020)
  • 著者名/発表者名: Ihara Makoto、Furutani Shogo、Shigetou Sho、Shimada Shota、Niki Kunihiro、Komori Yuma、Kamiya Masaki、Koizumi Wataru、Magara Leo、Hikida Mai、Noguchi Akira、Okuhara Daiki、Yoshinari Yuto、Kondo Shu、Tanimoto Hiromu、Niwa Ryusuke、Sattelle David B.、Matsuda Kazuhiko
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 117 ページ: 16283～16291
  • DOI: 10.1073/pnas.2003667117
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Neuronal octopamine signaling regulates mating-induced germline stem cell increase in female Drosophila melanogaster (2020)
  • 著者名/発表者名: Yoshinari Yuto、Ameku Tomotsune、Kondo Shu、Tanimoto Hiromu、Kuraishi Takayuki、Shimada-Niwa Yuko、Niwa Ryusuke
  • 雑誌名: eLife 巻: 9 ページ: e57101
  • DOI: 10.7554/eLife.57101
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Neurochemical organization of the Drosophila brain visualized by endogenously tagged neurotransmitter receptors (2020)
  • 著者名/発表者名: Tanimoto H
  • 学会等名: The 5th Asia Pacific Drosophila Research Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Neurochemical organization of the Drosophila brain visualized by endogenously tagged neurotransmitter receptors. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kondo S, Takahashi T, Imanishi Y, Katow H, Hiramatsu S, Lynn K, Abe A, Kumaraswamy A, Yamagata N, Tanimoto H
  • 学会等名: Gordon Research Conference 2019 - Modulation of Neural Circuits and Behavior
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Neurochemical organization of the Drosophila brain visualized by endogenously tagged neurotransmitter receptors (2019)
  • 著者名/発表者名: Kondo S, Takahashi T, Imanishi Y, Katow H, Hiramatsu S, Abe A, Kumaraswamy A, Yamagata N, Tanimoto H
  • 学会等名: The 48th Naito Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Disinhibition of rewarding dopamine neurons causes cognitive bias (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamagata N, Takahashi T, Ichikawa R, Tanimoto H
  • 学会等名: The 18th International Symposium on Molecular and Neural Mechanisms of Taste and Olfactory perception
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 脳の設計図の理解に先鞭 ～脳における神経伝達物質受容体のマッピング～
  • URL: https://www.tohoku.ac.jp/japanese/2020/02/press20200213-05-brain.html
• [備考] 記憶の存続時間をがん遺伝子が調節する
  • URL: https://www.tohoku.ac.jp/japanese/2020/03/press20200318-01-MARK.html