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本研究課題では、神経回路網の多様性を生み出すメカニズムの分子基盤を明らかにするために、以下2つの目的の達成を目指している。目的1では、交連ニューロンのサブクラス特異的な軸索ガイダンスプログラムの発現制御を担う転写調節因子を明らかにし、その下流で制御されている軸索ガイダンス関連分子の同定を目指す。目的2では、交連ニューロン軸索の正中交差前後で引き起こされている軸索ガイダンスプログラムのリプログラミングを分子レベルで理解するために、正中交差前後での軸索ガイダンス分子レセプターの選択的な局在発現制御の分子機構を明らかにする。本年度における目的1の主要な成果としては、候補転写調節因子のマウス胎仔への遺伝子導入(in vivo電気穿孔法)による機能解析の結果、ホメオボックス型の転写調節因子の1つが、その異所的な発現によりサブクラス固有の軸索伸長パターンを引き起こすことができることを見出した。さらにこの転写調節因子の時空間的な発現パターンをその特異的な抗体で調べたところ、交連ニューロンの特定のサブクラスに特異的に発現していることが確認された。以上のことは、この転写調節因子が交連ニューロンのサブクラス特異的な軸索ガイダンスプログラム発現の中核を担っている可能性を示唆している。一方、目的2においては交連ニューロン軸索の正中交差前後でのガイダンス分子レセプターの発現変化にエピジェネテッィクな遺伝子発現制御が関わっているかどうかを特にDNAメチル化酵素群が交連ニューロン軸索の正中交差前後の時期において交連ニューロン細胞体に発現しているかどうかを指標に解析した。その結果、その発現には交連ニューロン軸索の正中交差との相関が見出されなかった。したがって、正中交差前後での軸索ガイダンス分子レセプターの局在発現変化にはレセプター遺伝子転写後のmRNAやタンパク質自体の修飾が関わっている可能性がある。
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