嗅覚系二次神経回路形成の分子基盤

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23300140
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 西住 裕文 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (30292832)
• 研究期間 (年度): 2011-11-18 – 2014-03-31
• キーワード: 嗅覚 / 遺伝子改変マウス / 神経回路形成 / シナプス形成

研究概要

嗅覚は、餌への誘引・危険物からの忌避・個体の識別など、生き物の生存にとって極めて重要な役割を担う。マウスを用いたこれ迄の研究から、発生期に嗅上皮と嗅球の間を繋ぐ嗅神経細胞の自律的な一次投射の概要がほぼ解明されたが、これに続く僧帽/房飾細胞による二次投射、すなわち嗅球と嗅皮質の間を繋ぐlogicsについては依然として不明である。一次投射の結果として形成される糸球マップが、二次神経である僧帽/房飾細胞にどう接続し、その情報が二次投射先である嗅皮質にどの様に入力するのかについてその分子基盤を明らかにする事を目指した。
本年度はまず、嗅細胞の神経活動が糸球内シナプス形成に与える影響について解析した。嗅神経細胞で神経活動依存的に転写制御される分子の一つにSema7Aを同定し、その受容体となるPlexin C1が発生初期の二次神経で発現している事を見出した。嗅覚系特異的ノックアウトマウスを解析した結果、Sema7A及びPlexin C1の相互作用が、一次神経の軸索と二次神経の樹状突起間のシナプス形成に重要で有る事が明らかとなった。
次に、二次神経の機能的な分類を、発現する遺伝子で規定する事を試みた。各糸球体には複数の二次神経が接続しているが、糸球活性化の際、同一の糸球体に接続するのに二次神経が個々に異なった発火パターンを示すという報告がある。そこで、二次神経の機能差が嗅皮質への軸索投射先と関連している可能性を想定し、種々の軸索誘導分子や細胞接着分子等をコードする遺伝子の発現パターンを網羅的に調べ、二次神経を発現遺伝子によってタイプ分けしてみた。その結果、一部の二次神経で細胞接着分子Kirrel3をコードする遺伝子が発現する事を見出した。Kirrel3タンパク質は軸索末端に、しかも嗅皮質の一部に偏って局在している事から、二次神経軸索の嗅皮質への投射に関与している可能性が示唆された。

現在までの達成度 (区分)

理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Possible roles of Robo1+ ensheathing cells in guiding dorsal-zone olfactory sensory neurons in mouse. (2013)
  • 著者名/発表者名: Aoki M., Takeuchi H., Nakashima A., Nishizumi H., and Sakano H.
  • 雑誌名: Developmental Neurobiology 巻: 73 ページ: 828-840
  • DOI: 10.1002/dneu.22103.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Agonist-independent GPCR activity regulates anterior-posterior targeting of olfactory sensory neurons. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakashima A., Takeuchi H., Imai T., Saito H., Kiyonari H., Abe T., Chen A., Weinstein L.S., Yu C.R., Storm D.R., Nishizumi H., and Sakano H.
  • 雑誌名: Cell 巻: 154 ページ: 1314-1325
  • DOI: 10.1016/j.cell.2013.08.033.
  • 査読あり
• [学会発表] Formation and maintenance of the mouse olfactory map (2013)
  • 著者名/発表者名: Nishizumi H. and Sakano H.
  • 学会等名: 第36回 日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド(兵庫県)
  • 年月日: 20131203-20131206
• [備考] 刺激によらないGPCR基礎活性の機能を初めて解明（嗅覚受容体の基礎活性による嗅神経回路の形成）
  • URL: http://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/press/2013/42.html