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近年、グリア細胞が神経細胞との相互作用を介して神経・シナプスの形態的・機能的可塑性の発現に積極的に関与することが明らかとなってきたが、どのような分子を介した神経・グリア間の相互作用が、学習記憶などの高次機能にどのように関わっているのかin vivoで調べた例はまだ少ない。当該研究ではショウジョウバエ細胞接着因子Klingon (Klg)の機能解析を中心として長期記憶形成に関わる神経・グリア相互作用の実体をin vivoで明らかにすることを目的としている。
本年度はKlgタンパクの局在の詳細を調べるという目的で実験を進め、Klgが脳内の神経・グリア接合部の神経細胞、グリア細胞の両方に局在していることを免疫組織染色法及び行動遺伝学的手法により明らかにした。Klgタンパクは神経細胞及びグリア細胞をレポーター遺伝子により判別可能にした組織において、どちらの細胞のレポーターとも共存していた。更に神経細胞又はグリア細胞でklgの発現を落とすと、いずれの場合も長期記憶形成が障害されることを示した。私達は以前、Klgタンパクが長期記憶学習後、時間経過と共に増加することを見いだしている。これらの結果はklgが神経とグリア両細胞で発現しており、長期記憶学習後、新たに合成されたKlgが神経・グリア相互作用を仲介することにより、長期記憶形成に寄与することを示唆している。予定していた成虫脳初代培養細胞を用いた局在の観察については、実験設備・条件の確立までを達成し、予備実験ではKlgタンパクがシナプス部位に局在するという興味深い知見を得ている。同時に、私達はKlgを介した神経・グリア相互作用の意義について知るため、Klgの下流分子の探索を行い、Klgを介した相互作用の低下はグリアの分化成熟過程に重要な転写因子Repoの発現低下を引き起こすことを組織染色法及び生化学的手法により見いだした。このことから、長期記憶学習後のKlgを介した神経・グリア相互作用は結果として、グリアの遺伝子発現を制御するという新たな学習記憶制御機構の存在が示唆された。
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