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2019 年度 実績報告書

動物の低温馴化における新規全身型サーキュラー神経回路の光遺伝学解析

研究課題

研究課題/領域番号 19J40017
研究機関甲南大学

研究代表者

太田 茜  甲南大学, 理工学部, 特別研究員(RPD)

研究期間 (年度) 2019-07-01 – 2023-03-31
キーワードC. elegans / 低温馴化 / 全身周回性 / 神経回路 / 光遺伝学
研究実績の概要

線虫C. elegansの飼育温度依存的な低温への耐性変化、温度馴化を制御する神経回路ネットワークの解析を進めている。すでに、温度馴化に関わる頭部の温度受容ニューロン(ASJ)と、その下流で尾部にある介在ニューロンPVQを経由し、さらに頭部の介在ニューロンRMGに至る、全身を周回する神経回路が温度馴化シグナル伝達経路の一つであることが、当研究室の解析によって示されている。
昨年度は、上記の神経回路上で機能する神経伝達物質の同定のために、FMRF-amide様タンパク質をコードするflp遺伝子、neuropeptide-like proteinをコードするnlp遺伝子とその受容体npr遺伝子のいくつかの変異体を用いて低温馴化の表現型を調べ、複数のflpおよびnlp遺伝子が温度馴化に関わることが示唆された。そのうちのいくつかは、ASJ, PVQ, RMGでの発現が報告されているものもあるため、温度馴化においてこれらの神経細胞で機能する神経伝達分子の同定が期待される。これまでに、温度馴化に関わる温度受容ニューロンとしてASJ, ADL, ASGが同定されており、昨年度は、それぞれの細胞の活性に必要なチャネル等を欠損した変異体を用いてPVQのCa2+イメージング解析が進んでいる。今後近いうちにPVQに正あるいは負のシグナルを伝達する上流の受容ニューロンが同定されれば、さらに詳細な神経回路モデルを構築できると考えている。PVQに接続している新たな温度応答の神経回路も同定した、具体的にはASG感覚ニューロンとその下流のAINとAVJ介在ニューロンの回路である。

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

温度馴化の神経回路上で機能する神経伝達物質の同定のために、FMRF-amide様タンパク質をコードするflp遺伝子、neuropeptide-like proteinをコードするnlp遺伝子とその受容体npr遺伝子のいくつかの変異体を用いて低温馴化の表現型を調べ、複数のflpおよびnlp遺伝子が温度馴化に関わることが示唆された ため、概ね順調に進展していると考えられる。さらに、PVQに接続している新たな温度応答の神経回路も同定したため、概ね順調に進展していると考えられる。

今後の研究の推進方策

PVQで発現する神経伝達物質や神経ホルモンの遺伝子や、RMGで発現しているそれらの受容体の 遺伝子に関して、各々の変異体の低温馴化を測 定し、神経回路を繋ぐ分子を同定する。 引き続き、カルシウムイメージングにより頭部と尾部の温度馴化に関わる神経回路の温度に対 する生理的動態を定量化すると同時に、様々な神経伝達物質の変異体をもちいた、PVQ-RMG神 経回路の分子情報伝達系の同定を進める。次世代 DNAシークエンサーを用いたRNA-seq解析から 、温度刺激に応じて発現変動する分子を同定し、全身性の神経回路が影響を与える未知の組織を同定することで、低温馴化のアウトプットを調べる。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 2件、 招待講演 4件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] シアトルチルドレンホスピタル(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      シアトルチルドレンホスピタル
  • [雑誌論文] The mechanoreceptor DEG-1 regulates cold tolerance in Caenorhabditis elegans2020

    • 著者名/発表者名
      Takagaki N., Ohta A., Ohnishi K., Kawanabe A., Minakuchi Y., Toyoda A., Fujiwara Y., Kuhara A.
    • 雑誌名

      EMBO reports

      巻: 21 ページ: 1-14

    • DOI

      DOI:10.15252/embr.201948671

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] daf-16/FOXO isoform b in AIY neurons is involved in low preference for Bifidobacterium infantis in Caenorhabditis elegans2020

    • 著者名/発表者名
      Sun S., Ohta A., Kuhara A., Nishikawa Y., Kage-Nakadai E.
    • 雑誌名

      Neuroscience Research

      巻: 150 ページ: 8-16

    • DOI

      DOI: https://doi.org/10.1016/j.neures.2019.01.011

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 線虫C. elegansの温度馴化現象を司る神経ペプチド分子と神経回路の解析2019

    • 著者名/発表者名
      藤井智子、本村晴佳、太田茜、久原篤
    • 学会等名
      日本分子生物学会
  • [学会発表] 線虫C. elegansの酸素濃度依存的な温度情報伝達に関わる神経回路の解析2019

    • 著者名/発表者名
      岡畑美咲、Aguan D. Wei、大田茜、久原篤
    • 学会等名
      日本分子生物学会
  • [学会発表] 線虫の温度馴化を促進する神経回路の解析2019

    • 著者名/発表者名
      本村晴佳, 藤井智子, 五百藏誠, 久原篤, 太田茜
    • 学会等名
      日本分子生物学会
  • [学会発表] 化学受容ニューロンで制御される温度馴化メモリー2019

    • 著者名/発表者名
      久原篤、岡畑美咲、Aguan D. Wei、大田茜
    • 学会等名
      日本生化学会
    • 招待講演
  • [学会発表] 神経ペプチド様分子によって調節される線虫C. elegansの温度馴化神経回路2019

    • 著者名/発表者名
      藤井智子、本村晴佳、五百藏誠、久原篤、太田茜
    • 学会等名
      日本動物学会
  • [学会発表] 温度馴化シグナルを伝達する神経回路解析2019

    • 著者名/発表者名
      本村晴佳, 藤井智子, 五百藏誠, 久原篤, 太田茜
    • 学会等名
      日本遺伝学会
  • [学会発表] Transcriptome analysis of ASJ thermosensory neuron in cold tolerance using single neuron RNA-seq method2019

    • 著者名/発表者名
      Akane Ohta & Atsushi Kuhara
    • 学会等名
      線虫研究の未来を創る会
    • 招待講演
  • [学会発表] Neural circuit integrating between oxygen and temperature signaling in C. elegans2019

    • 著者名/発表者名
      Misaki Okahata, Aguan D. Wei, Akane Ohta, Atsushi Kuhara
    • 学会等名
      日本神経科学会
  • [学会発表] 線虫C. elegansの低温耐性の分子・組織ネットワーク第3回冬眠休眠研究会2019

    • 著者名/発表者名
      太田茜、岡畑美咲、大西康平、高垣菜式、久原篤
    • 学会等名
      第3回冬眠休眠研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] Mechanoreceptor-mediated temperature sensation in cold tolerance2019

    • 著者名/発表者名
      Natsune Takagaki, Akane Ohta, Kohei Ohnishi, Yohei Minakuchi, Atsushi Toyoda, Yuichiro Fujiwara & Atsushi Kuhara
    • 学会等名
      22th C. elegans International conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Neural circuit spanning the entire body regulates temperature acclimation2019

    • 著者名/発表者名
      Haruka Motomura, Satoko Fujii, Makoto Ioroi, Atsushi Kuhara, Akane Ohta
    • 学会等名
      22th C. elegans International conference
    • 国際学会
  • [学会発表] 線虫C. elegansの低温耐性における温度センシングシステム2019

    • 著者名/発表者名
      太田茜、岡畑美咲、大西康平、久原篤
    • 学会等名
      第19回日本蛋白質科学会年会・第71回日本細胞生物学会大会 合同年次大会
    • 招待講演
  • [備考] 所属研究室ホームページ

    • URL

      http://kuharan.com/index.html

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公開日: 2023-03-23  

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