新規細胞ラベリング法による神経伝達物質コードの解明

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26250001
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 谷本 拓 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (70714955)
• 研究分担者: 近藤 周 国立遺伝学研究所, 系統生物研究センター, 助教 (90408401)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 神経科学

研究実績の概要

記憶や思考を司る脳機能は、神経回路内における神経伝達物質による細胞間の連絡により発現する。この機能を理解するためには、接続部位における神経伝達物質と受容体を同定することが重要である。本研究では、ショウジョウバエ脳において神経回路・脳領域レベルでの構成を俯瞰可能な神経伝達物質の地図を作成する。平成27年度は、神経伝達物質の放出及び受容細胞を標識するノックインショウジョウバエ系統を作成した。

・トランスジェニックショウジョウバエ系統ライブラリーの作出
CRISPR/Cas9を用いた相同組換えにより、神経伝達物質の合成に関わる酵素、トランスポーター、受容体など、特定遺伝子座へGAL4などの遺伝子ノックインを試みた。そして、内在性遺伝子と同じパターンでトランスジーンを発現するショウジョウバエ系統ライブラリーの作成を推し進めた。
ノックインの過程で、導入遺伝子の発現が見られないケースや、ノックイン効率が極めて低いケースが確認されたため、各ノックインにおいて組織的なDNA配列の再検討を行った。広範囲にわたって発現制御領域をカバーするBAC等を用いたGAL4系統などを応用するなどして、再検討によりノックイン手法を改良し、網羅的な遺伝学的リソースを作成した。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

遺伝子座によっては、ノックインの過程で低効率などの諸問題が確認されたことを受けて、各ノックインにおいてDNA配列の再検討を行う必要が生じたため、進捗にやや遅れが生じた。

今後の研究の推進方策

昨年度に樹立したトランスジェニックライブラリーを活用し、各神経伝達物質を放出・受容する細胞の画像データ取得を進めることで、ショウジョウバエ脳の神経伝達物質マップの作成を目指す。

研究成果

• [国際共同研究] Max Planck Institute of Neurobiology/University of Munich/Leibniz Institute for Neurobiology(Germany)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: Max Planck Institute of Neurobiology/University of Munich/Leibniz Institute for Neurobiology
• [国際共同研究] HHMI Janelia Research Campus/Cold Spring Harbor Laboratory(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: HHMI Janelia Research Campus/Cold Spring Harbor Laboratory
• [雑誌論文] Functional dissociation in sweet taste receptor neurons between and within taste organs of Drosophila. (2016)
  • 著者名/発表者名: Thoma V, Knapek S, Arai S, Hartl M, Kohsaka H, Sirigrivatanawong P, Abe A, Hashimoto K, Tanimoto, H.
  • 雑誌名: Nat Commun 巻: 7 ページ: 10678
  • DOI: 10.1038/ncomms10678
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Four Individually Identified Paired Dopamine Neurons Signal Reward in Larval Drosophila. (2016)
  • 著者名/発表者名: Rohwedder A, Wenz NL, Stehle B, Huser A, Yamagata N, Zlatic M, Truman JW, Tanimoto H, Saumweber T, Gerber B.
  • 雑誌名: Curr Biol 巻: 26 ページ: 661-669
  • DOI: 10.2183/pjab.92.346
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Reward signal in a recurrent circuit drives appetitive long-term memory formation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ichinose T, Aso Y, Yamagata N, Abe A, Rubin GM, Tanimoto H.
  • 雑誌名: eLife 巻: 4 ページ: e10719
  • DOI: 10.7554/eLife.10719
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Reversing Stimulus Timing in Visual Conditioning Leads to Memories with Opposite Valence in Drosophila. (2015)
  • 著者名/発表者名: Vogt K, Yarali A, Tanimoto H.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 10 ページ: e10719
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0139797
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A model for non-monotonic intensity coding. (2015)
  • 著者名/発表者名: Nehrkorn J, Tanimoto H, Herz AV, Yarali A.
  • 雑誌名: R Soc Open Sci 巻: 2 ページ: 150120
  • DOI: 10.1098/rsos.150120
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Genome-Wide Association Analyses Point to Candidate Genes for Electric Shock Avoidance in Drosophila melanogaster. (2015)
  • 著者名/発表者名: Appel M, Scholz CJ, Muller T, Dittrich M, Konig C, Bockstaller M, Oguz T, Khalili A, Antwi-Adjei E, Schauer T, Margulies C, Tanimoto H, Yarali A.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 10 ページ: e0126986
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0126986
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Dopamine circuits and memory formation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Tanimoto H.
  • 学会等名: 14th European Symposium for Insect Taste and Olfaction
  • 発表場所: Cagliari, Italy
  • 年月日: 2015-09-20 – 2015-09-25
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Mushroom body reward circuits. (2015)
  • 著者名/発表者名: Tanimoto H.
  • 学会等名: The EMBO-Kavli meeting “Neural circuits and behaviour of Drosophila”
  • 発表場所: Crete, Greece
  • 年月日: 2015-07-05 – 2015-07-09
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Dopamine circuits for memory formation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Tanimoto H.
  • 学会等名: 3rd Asia-Pacific Drosophila Research Conference
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2015-05-11 – 2015-05-14
  • 国際学会 / 招待講演