| 研究課題/領域番号 |
18K06055
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
富岡 征大 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (40466800)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 選択的スプライシング / Muscleblind-like protein / CRISPR/Cas9 / 線虫 / 学習行動 |
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| 研究実績の概要 |
前年度までの解析により、RNAスプライシング制御分子MBNLの線虫ホモログMBL-1及びその4種のターゲット候補遺伝子が神経系において機能することで、線虫の示す学習行動「味覚忌避学習」を制御することを明らかにした。本年度は、MBL-1及びそのターゲット分子が機能する神経細胞種に関して解析を進めた。
○CRISPR/Cas9により細胞腫特異的にゲノム編集を行い目的の遺伝子機能を低下させる手法を用いて、味覚忌避学習において重要な役割をもつASER味覚神経およびその下流に位置するAIA介在神経で特定の遺伝子機能をノックダウン(KD)するための条件を検討した。結果、ASER及びAIA神経で働くことが分かっていた遺伝子をKDするために適切な条件を見出した。
○次に、3種のMBL-1ターゲット遺伝子候補をASER神経においてそれぞれKDしたところ、そのすべてにおいて味覚忌避学習の異常がみられ、これらはASER神経で働くことを確かめた。ここで注目した遺伝子はジアシルグリセロール産生やカルシウムシグナルを介してシナプス伝達に関わることから、MBL-1はASER神経において学習に必要なシナプス伝達を調節することが示唆された。
○エピスタシス解析により、ASER神経において味覚忌避学習を制御する既知の転写因子とMBL-1は同一の遺伝学的経路で働くことが分かった。さらに、この転写因子が神経系にて発現制御する遺伝子の1つにMBL-1のターゲット候補遺伝子が含まれる。以上より、このターゲット候補遺伝子が転写およびRNAスプライシングの2重の制御を受けることにより学習に必要な機能を獲得する、という可能性が示唆された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
新型コロナウィルス蔓延防止のための活動制限により、予定していた実験の遂行が遅れた。一方、目標としていたCRISPR/Cas9を用いた神経細胞種特異的な遺伝子ノックダウンの手法が確立し、注目している遺伝子が機能する神経細胞を一部明らかにすることが出来た。また、特定の遺伝子が学習時に転写及び転写後調節を受け、学習を促進するという、分子制御機構が示唆されたため、今後の研究により学習行動を制御する遺伝子発現制御に関わる新しい機構の解明が期待できる。
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| 今後の研究の推進方策 |
学習行動を制御する転写及び転写後調節の機構に関わる新たな知見を得るために、以下の点を明らかにする。
・これまでの解析に引き続き、CRISPR/Cas9法を用いて、MBL-1及びそのターゲット遺伝子がASER感覚神経やAIA介在神経で働く可能性について検討し、MBL-1が主導するRNAスプライシング制御が働く神経細胞種を明らかにする。
・ASER神経において転写およびスプライシング制御を受ける可能性が示唆された遺伝子に関して、この制御に関わる転写因子やMBL-1に依存して、学習時に特定のアイソフォームの発現が変化する可能性、及び各組織・細胞レベルでの変化の様子を、スプライシング蛍光レポーターなどを用いたイメージングなどにより、明らかにする。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
新型コロナウィルス蔓延防止のための活動制限により、予定していた実験の遂行が遅れた。一方で、活動制限下で進めた研究により新たな知見が明らかになる可能性が示唆された。この可能性を検証するための研究を主に次年度では行う。そのために必要な、生物（線虫及び大腸菌）の培養、変異体や遺伝子組み換え体作成、線虫の行動解析、蛍光顕微鏡を用いた分子イメージング、核酸の定量解析、などにかかる経費に充てる予定である。
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