2018 Fiscal Year Annual Research Report

Dynamic regulation of neural circuit remodeling by scrap & build system

Planned Research

Project Area	Dynamic regulation of brain function by Scrap & Build system
Project/Area Number	16H06456
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	榎本和生東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (80300953)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	小澤岳昌東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (40302806) 今井猛国立研究開発法人理化学研究所, 多細胞システム形成研究センター, チームリーダー (70509851)
Project Period (FY)	2016-06-30 – 2021-03-31
Keywords	樹状突起 / シナプス / 軸索 / ショウジョウバエ / 変態 / 回路再編
Outline of Annual Research Achievements	ショウジョウバエ感覚ニューロンを解析モデルとして、ニューロンが神経突起やシナプスをコンパートメント化して選択的に除去するメカニズムを明らかにすることを目的としている。２０１８年度は、除去から再生を開始する制御メカニズムに着目して研究を進めた。ゲノムワイドスクリーニングから、樹状突起の再生を促進するマイクロRNAを同定した。このRNAを遺伝子欠損するニューロンは、樹状突起再生に重篤な異常を示す。このマイクロRNAの発現レベルを感知するレポーターを作成し調べたところ、このマイクロRNAは通常は低い発現状態であるが、樹状突起の刈り込みが終了する時期に発現上昇してくることを見出し、人為的にマイクロRNAを高発現させると、再生が早まることを示した。さらに、このマイクロRNAの標的遺伝子として、転写抑制因子であるトラムトラックを同定した。以上の結果から、我々が同定したマイクロRNAは、ニューロンの転写抑制を解除することにより、樹状突起再生を促すことが示唆された。これに並行して、変態期のニューロンの中には、シナプスをコンパートメント化して除去するものがあることを見出し、その制御メカニズムについても解析している。これまでのところ、シナプス除去と神経突起除去に関わる仕組みの中で、貪食細胞の関与などは共通しているが、それ以外のシグナル伝達経路などは異なることがわかってきた。現在、RNAseqデータに基づくRNAスクリーニングが進行中であり、分子メカニズムの解明を目指している。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 除去から再生への遷移を制御する時間制御メカニズムの一端として、マイクロRNAを世界に先駆けて同定することに成功した。また、シナプスのコンパートメント化を可視化および操作できる実験系の構築に成功し、今後の遺伝子スクリーニングを可能とした。
Strategy for Future Research Activity	樹状突起コンパートメント化とカルシウム振動のパターンを規定する因子群の同定を目指す。また、RNAseqデータに基づくRNAスクリーニングにより、分子メカニズムの解明を目指す。