| 研究課題/領域番号 |
26870126
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
周防 諭 東京大学, 総合文化研究科, 助教 (20596845)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | ドーパミン / サイズ / 成長 / オクトパミン / 線虫 |
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| 研究実績の概要 |
動物の成長速度は遺伝および環境要因に影響を受けるが、その制御には神経系が関わることが示されている。本研究は、線虫C. elegansを用いて神経伝達物質による成長制御のメカニズムを明らかにすることを目的としている。まず初めに、線虫では神経伝達物質の一つであるドーパミンにより体の大きさが制御されていることを明らかにした。ドーパミン欠損変異体のcat-2は体が小さいことを見出し、この変異体にこの遺伝子を戻すと体長が野生型と同程度になることを明らかにした。ドーパミン受容体の一つDOP-3も体のサイズの制御に関わること、ドーパミンの下流では同じくアミン神経伝達物質であるオクトパミンが働いていることを明らかにした。また、線虫ではTGF-β経路が体のサイズの制御に関わっていることが知られているが、ドーパミンはTGF-β経路とは独立に働くことを明らかにし、ドーパミンの経路が線虫でサイズの制御に働く新たな経路であることを見出した。さらに、cat-2変異体では野生型と比べ発生ステージがより進んでいることを見出したが、これはcat-2変異体が野生型よりも発生ステージの進んだ卵を産むことに起因することを明らかにした。この結果により、線虫においてドーパミンが他のアミン神経伝達物質（セロトニンとオクトパミン）と同じように産卵に関わっているということが初めて明らかになった。また、発生ステージをそろえて野生型とcat-2変異体を比較しても、cat-2の方が体のサイズが大きいことから、ドーパミンは産卵とは別に体の成長も制御しているということを明らかにした。次に、ドーパミン―オクトパミンのシグナル伝達に関与する因子を同定するために、このシグナルに異常のみられる変異体のスクリーニングを行い、これまでに3種類の変異体を単離することに成功した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
研究計画では、平成26年度に(i)ドーパミンがどのように成長制御を行うか明らかにし、(ii)その制御に関わる遺伝子を明らかにするために、遺伝学的スクリーニング行い、変異体を単離することとしていた。さらに、平成27年度には、(iii)それらの変異体についてその変異遺伝子の同定を行うことと、(iv)ドーパミン経路の下流で働く因子の同定を行うこととしていた。26年度に行った研究では、ドーパミン欠損変異体が野生型に比べ発生ステージが進んでいるのは、産卵に対する効果によるものである可能性が高いことを見出した。さらに、ドーパミンは産卵による効果とは別に、体の大きさを制御していることを明らかにした。また、ドーパミン受容体DOP-3やアミン神経伝達物質であるオクトパミンが働いていることと、既にサイズを制御することが知られているTGF-β経路とドーパミンの経路が独立に働いていることも確認した。ドーパミンとオクトパミンが神経回路上のどの神経細胞に働いているかについては、受容体遺伝子を導入した際に毒性が見られたため同定することができなかったが、発現パターンなどから皮下細胞に直接作用しているのではなく、神経細胞に働くことは示唆されている。これを受けて、ドーパミンの下流で働き神経細胞から皮下へのシグナル伝達に関わる因子を同定するために、その候補としてインシュリンシグナル因子の解析を開始した（これは27年での解析を計画していた部分である）。また、ドーパミン―オクトパミン経路に関わる因子を同定するための遺伝学的スクリーニングを行い、3種類の変異体の単離に成功した。一部、未達成の部分もあるが、予定外の発見（ドーパミンによる産卵の制御）や27年度に予定していた解析に一部着手しているので、おおむね順調にしんてんしているとした。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は27年度計画の通り、遺伝学的スクリーニングによって単離された変異体の変異遺伝子の同定と、ドーパミンの下流で働く因子、特に神経細胞から体の大きさを規定する皮下細胞へのシグナル伝達に関わる因子の同定を行っていくことを計画している。26年度に計画していた解析のうち、ドーパミンやオクトパミンの受容体がどの細胞で機能しているか同定することでドーパミンとオクトパミンがどの細胞に作用しているか明らかにする部分については、受容体遺伝子を導入すると弱い毒性が見られ、作用部位を同定することができなかった。遺伝子導入個体においては発達速度が遅れ小さく成長したため、体長を指標に解析することができなかったためである。この問題については、受容体は主に神経細胞で発現していることなどから、ドーパミン・オクトパミンは皮下組織等ではなく神経細胞に作用していると考えられるため、予定通り神経細胞から皮下組織へのシグナル因子の解析を行っていく。このような因子を同定した後、この因子が働く場所を同定することにより、ドーパミン・オクトパミンの作用部位を明らかにできる可能性があると考えられる。また、ここまでの解析で遺伝子導入をしなくても変異体によっては、なんらかの毒性によって体長が小さくなる場合があることが明らかになってきている。従って、遺伝子変異の種類や組み合わせを変えること、個体の発達に異常が見られないか検証することにより、そのような毒性の影響がないか慎重な検証を行っていく。また、このような結果を踏まえ、スクリーニングについても体の大きさよりも直接ドーパミン―オクトパミン経路に異常の見られる変異体の探索を行うこととした。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
予定していたよりも多くの実験を行うことができたため、消耗品の支出が当初の予定より大きくなりました。また、来年度についても今年度と同様のペースで消耗品を使うと考えられます。予算が足りないので、本年度の予算での購入を予定していたオリンパス倒立顕微鏡の購入を行わず、効率が悪いが古い顕微鏡を用いて実験を行うこととし、この分の予算を今年度と次年度の消耗品費にあてることとしました。このような理由により次年度使用額が生じました。
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| 次年度使用額の使用計画 |
上述の通り、消耗品費として使用する予定です。特にスクリーニングで得られた変異体の変異遺伝子同定では多くの消耗品が必要となる見込みで、そちらに使用する予定です。
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