研究課題
高等動物の神経回路は、遺伝的プログラムに加え発達期に生じる電気的な神経活動を介した精緻化を経て完成される。マウスの嗅覚系では、嗅覚神経細胞で発現する嗅覚受容体に由来する自発的な神経活動が神経突起の伸長を制御する軸索選別分子の発現を制御することが知られている。しかしながら、多数存在する嗅覚受容体の種類の違いを神経活動を介してどのように軸索選別分子の遺伝子発現パターンへと変換しているのかについて具体的なメカニズムは明らかにされていない。この問いに対して本年度は、一昨年度に確立した多光子レーザー顕微鏡を用いたin vivo嗅覚神経細胞の神経活動イメージング法を駆使して、以下のことを明らかにした。・嗅覚神経細胞特異的にカルシウムセンサー蛋白質を発現する遺伝子改変動物を作出し、発達期の嗅覚神経細胞の神経活動は鼻腔閉塞によって空気の対流を遮断した条件でも変化しない自発的な活動であることを明らかにした。・特定の嗅覚受容体を発現する細胞でのみ組み換え酵素Creを発現する遺伝子改変動物とCre依存的にカルシウムセンサー蛋白質を発現する遺伝子改変動物と交配し、特定の嗅覚神経細胞の神経活動を記録できる遺伝子改変動物を作出した。この動物を用いて神経活動イメージングを実施したところ、嗅神経細胞で発現する嗅覚受容体の種類によって神経活動パターン（今回の実験では、発火頻度）が異なっていることを明らかにした。・自発活動の頻度が低い嗅覚神経細胞にチャネルロドプシンを発現する遺伝子改変動物を作出し、青色光で神経活動を操作することができる実験系を確立した。この動物を用いて、発火頻度の異なる神経活動パターンを誘起させたところ、嗅覚神経細胞の神経突起の伸長を制御する軸索選別分子の一つであるKirrel2の発現レベルが自発活動の発火頻度に対応していることを突き止めた。
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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