| 研究課題/領域番号 |
17K07503
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
藤原 学 九州大学, 理学研究院, 助教 (70359933)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 嗅覚回路 / 生殖細胞 / カルシウムイメージング / 化学走性 |
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| 研究実績の概要 |
線虫が性的成熟に伴って餌に関わる特定の匂いへの走性を亢進させることを見出し、その行動変化がどのように神経回路によって制御されているのかを細胞レベル、分子レベルで解析してきた。昨年度までの解析から、グアニル酸シクラーゼGCY-28がAIA介在神経のギャップ結合に局在して、嗅覚回路の制御に働いていることが明らかになった。gcy-28変異体は性的に成熟しても走性の亢進を示さない。また、gcy-28変異体の嗅覚回路は未成熟な段階でも成熟時と同様の神経活動を示すことがわかった。AIA介在神経は嗅覚神経AWAの下流の神経で、体内状況に合わせた嗅覚情報の処理を行っていると考えられる。
そこで今年度は、AIAとギャップ結合を介して繋がっているASI感覚神経が性的成熟時の回路の改編に関わっている可能性を検討した。ASI感覚神経を除去したところ、性的成熟時と未成熟時で走性に差が見られないことが明らかになった。さらに神経活動のイメージング解析から、ASI感覚神経を除去した線虫では性的成熟時でも未成熟な段階と同様の神経活動を示すことがわかった。これはgcy-28変異体と逆の表現型であり、二重変異体の解析からGCY-28の下流でASI神経が働いていることが示された。このことから、AIA神経のGCY-28が指示をだし、その結果、ASI神経が回路の改編に働いていると考えられた。
ASI神経はインスリンやTGF-bなどの細胞外シグナル分子を分泌することが知られている。これらの分子が回路の再編に関わっている可能性を考え、これらの分子のASIでの発現レベルがAIA神経の活動で変化するかを光遺伝学的手法で検討した。AIA神経を光操作で人為的に脱分極させたりcGMPを産生させたりしたところ、調べたシグナル分子では発現の変動は見られなかった。
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| 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
嗅覚回路の性的成熟による再編の機構を、徐々に明らかにしてきたと考える。しかし、これまで嗅覚に関わると考えられていなかったASI神経が重要な役割を持っていることが明らかになった。神経間の相互作用により感覚情報処理機構の調節が行われることは興味深いが、全容の解明にはより広い範囲での解析が必要となった。
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| 今後の研究の推進方策 |
ASI神経がどのように嗅覚回路の再編に関わるのかを明らかにするため、シングルセルRNAシークエンシングを試みる。性的成熟時と未成熟時の線虫からASI神経を単離してcDNAライブラリーを作製し次世代シークエンサーによる解析を行う。これによりASI神経で発現レベルが変化する遺伝子を特定し、それらの遺伝子の変異体解析を行うことで、回路再編の分子機構を推定する。このようなゲノムワイドな解析により、既知の分子に限らない新しい機構を明らかにできる可能性がある。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
解析の過程で、これまで解析の対象にしていなかった神経が重要な役割を果たしていることが明らかになった。この神経の役割を詳しく解析するために、シングルセルRNAシークエンシングを試みることにした。その準備に今年度は時間を費やしたため、次年度使用額が生じた。この額を利用して、シングルセルRNAシークエンシングを実行し、その結果に基づいた解析を行いたいと考えている。
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