| 研究課題/領域番号 |
26870266
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
青木 一郎 名古屋大学, 理学(系)研究科(研究院), 研究員 (60725258)
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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 | 記憶 / 神経回路 / C. elegans / 温度走性行動 / 行動遺伝学 / カリウムチャネル |
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| 研究実績の概要 |
本研究では，記憶更新の分子・神経回路メカニズムを明らかにすることを目的とする。このために、神経回路の接続地図（コネクトミクス）が完全に明らかになっている線虫C. elegansにおける温度走性行動の可塑性を指標として、順遺伝学的スクリーニングと変異体の解析を行っている。温度走性とは、線虫が餌の存在と環境の温度を関連させて学習し、餌のない温度勾配上において過去の飼育温度へと移動する行動である。この温度走性行動は可塑的であり、飼育温度を変化させると線虫は3時間ほどで新しい飼育温度へ移動するようになる。
前年度に実際にスクリーニングを行って、温度走性行動の切り替えが遅くなるような変異体を得た。また、ポジショナルクローニングと遺伝学的解析によって、上記表現型があるカリウムチャネルの機能獲得変異に起因することを見出した。
今年度は、まずこのカリウムチャネルが、主要な温度受容細胞であるAFD感覚神経細胞において機能獲得することで、温度走性行動の切り替えが遅くなることを、遺伝学的解析から見出した。また、AFDは線虫の飼育温度によって異なる活動パターンを示し、飼育温度の変化にともなってAFDの活動パターンも変化する。上記カリウムチャネル変異体では飼育温度変化に伴うAFDの活動パターンの変化が遅くなることを、カルシウムイメージングによってAFDの活動を計測することで見出した。さらに、抑圧変異体の遺伝学的スクリーニングから、ある環状ヌクレオチド作動性チャネルの変異が、カリウムチャネル変異体における温度走性行動の切り替えが遅い表現型を抑圧することを見出した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
設定した計画では、スクリーニングから得られたカリウムチャネルをコードする遺伝子が機能する細胞を同定する予定であった。実際には機能細胞をAFDと特定しただけでなく、カリウムチャネルの変異体ではAFDの活動パターンが異常になることを見出した。さらに、抑圧変異体の単離と抑圧の原因遺伝子の同定にも成功した。
このように、設定した計画以上の成果が得られたため、「(1)当初の計画以上に進展している。」を選択した。
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| 今後の研究の推進方策 |
神経活動がどのように行動を創成するかを理解するには、行動の素過程、つまり行動要素を抽出することが重要である。線虫の温度走性行動は、前進・後退およびいくつかの異なる種類のターンによって構成される。これらの行動要素を抽出するために、多数の線虫を同時に追跡し、それぞれの線虫の行動を定量する装置であるMulti-Worm Trackerを用いて解析を行う。飼育温度変化後の各時間において、温度勾配上における野生型と上記カリウムチャネル変異体の行動要素を比較することで、どのような行動要素の組み合わせによって温度走性行動や温度走性行動の切り替えが実現されるかを調べる。
また、上記カリウムチャネルのヒトにおける相同遺伝子の機能獲得変異が、神経疾患の原因となることが近年報告された。疾患の原因となる変異と相同な変異を線虫のカリウムチャネル遺伝子に導入した際に、線虫の温度走性行動が異常となるかを調べ、線虫の温度走性行動がヒト神経疾患のモデル系となるかどうか検証する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初の予定よりも消耗品の消費が少なく、経年劣化を防止するためにも、物品の購入を無理に年度内に収めず、次年度に持ち越すことにしたため。
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| 次年度使用額の使用計画 |
研究計画にある行動要素解析や神経活動といった実験を行うために、実験に必要なプレートや培地作成に必要な試薬の購入に充当する。
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