| 研究課題/領域番号 |
17K07041
|
|---|
| 研究機関 | 筑波大学 |
|---|
研究代表者 |
古久保 克男 (徳永克男) 筑波大学, 生命環境系, 教授 (00272154)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
|
| キーワード | 精神疾患 / 統合失調症 / DISC1 / シナプス / ショウジョウバエ / リスク遺伝子 |
|---|
| 研究実績の概要 |
近年、様々な精神疾患の大規模な遺伝子関連解析により、多数のリスク遺伝子が同定され、発症機構の遺伝的要因の解明に重要な手がかりが得られつつある。本研究では、ヒト精神疾患の重要な遺伝子であるDISC1をてがかりとして、ショウジョウバエ遺伝学も使用してリスク遺伝子相互作用の解析を推進してきた。
様々な精神疾患リスク遺伝子のショウジョウバエ変異体においてDISC1を発現させ、シナプス形成機構の変化を解析することにより、多数の相互作用遺伝子を同定した。今年度はなかでも様々な精神疾患に関与することが知られているFMR1とNeurexin遺伝子に焦点を当て解析を進めた。とりわけ、Neurexin遺伝子について、DISC1 遺伝子強制発現が野生型背景では神経筋接合部のシナプス総面積を減少させる結果に対し、Neurexinヘテロ接合変異体では、シナプス総面積を変化させず、代わって運動神経軸索末端の分岐数を有意に減少させる事を明らかにした。さらに、DISC1 過剰発現が、シナプス活性部位の主要な構成タンパク質である BRP タンパク質の発現レベルを上昇させることを見出した。一方、前シナプス細胞における活性部位密度については、野生型では DISC1 過剰発現により増加するものの、Neurexin ヘテロ接合変異体では変化しないことを示した。加えて、DISC1 過剰発現が、野生型においては後シナプス細胞に局在する AMPA 型グルタミン酸受容体の発現レベルを上昇させるものの、Neurexin ヘテロ接合変異体ではその上昇が抑制されることを明らかにした。また、後シナプス構造の形成について解析を行い、Neurexin ヘテロ接合変異体では DISC1 過剰発現が DLG 発現量を増加させるとともに、後シナプスにおけるDLGタンパク質の特異的局在を阻害することを示した。
|
| 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
申請者がこれまでに推進してきたショウジョウバエを使用したヒトDISC1遺伝子の分子神経機能の解析を基礎に、ショウジョウバエ遺伝学を駆使し、シナプス形成過程におけるリスク遺伝子相互作用の解析を推進し、多数の相互作用遺伝子を同定することができた。とりわけ、Neurexinについては分子レベルで詳細な相互作用を解析することができた。一方、これまでの予備的解析により、Neurexin遺伝子に加えて、FMR1遺伝子がDISC1と相互作用する結果を得ている。FMR1は、RNA結合タンパクをコードしており、多数のシナプス遺伝子の発現を抑制的に制御する。興味あることに、これまでに記載されているDISC1結合タンパクの多くがFMR1標的因子と重複しており、両遺伝子が分子レベルで相互作用していることが予想される。しかしながら、FMR1変異体表現系が遺伝的背景により大きく変化することが明らかとなり、新たに全ての系統について遺伝的背景を洗い直した上で、実験結果を再検討する必要が生じている。これらは次年度の課題として持ち越された。
|
| 今後の研究の推進方策 |
シナプス形成過程においてDISC1遺伝子と相互作用することを示す予備的な結果を得たFMR1遺伝子について、変異体系統など使用する全ての系統を標準系統に対して戻し交配を行い、遺伝的背景を統一したショウジョウバエ系統を再構築する。これにより、統一された遺伝的背景においてFMR1とDISC1遺伝子と相互作用を再確認する。さらに、DISC1とのシナプス末端における局在と分子間相互作用を明らかにするために、in vivoにおけるタンパク質複合体の形成の可能性をProximity Ligation Assayにより解析し、リスク遺伝子がどのようにシナプス形成に関与するか、分子レベルにおけるメカニズムを明らかにする。また、シナプス可塑性と神経機能に対する影響を明らかにするために、ショウジョウバエ神経筋結合部を材料とした電気生理学的解析をおこない、DISC1と相互作用因子がシナプスの生理学的機能をどのように協調的に制御するか明らかにする。さらに、精神疾患リスク遺伝子が認知行動に与える影響について、申請者が開発した人為的記憶形成システムを使用して解析する。この実験系では、記憶形成に関与する神経回路を、光と熱によって活性化し、ハエに人為的な記憶を形成することができる。この実験系に、DISC1と同定した疾患リスク遺伝子のRNAiコンストラクトを組み込み、シナプス形成に加えて、高次行動レベルに与える影響を明らかにする。
|
