嗅覚神経回路形成を保証する嗅覚受容体遺伝子の発現制御機構

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14580644
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 坪井 昭夫 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (20163868)
• Keywords: 臭覚受容体遺伝子 / 遺伝子発現制御 / 遺伝子クラスター / シスエレメント / 嗅神経細胞 / 神経回路形成 / 神経軸索投射 / トランスジェニックマウス

Research Abstract

申請者のグループはこれ迄に、マウス嗅覚受容体遺伝子MOR28クラスター(MOR28-10-83-29A)を導入したトランスジェニックマウスの解析から、MOR28遺伝子クラスターの発現には、その転写開始点上流約100kbの領域が必要であることを示した。最近、マウスMOR28クラスター及びそのヒトorthologクラスター領域に関するDNA塩基配列がそれぞれ決定され、申請者のグループの解析により、MOR28遺伝子の転写開始点上流約75kbに、唯一、双方で相同性の高い2kbの領域が同定された(Gene 292,2002)。興味深いことに、MOR28遺伝子の上流に存在するこの相同性領域を欠失させたトランスジェニックマウスでは、MOR28,10,83,29A遺伝子の発現が同時に消失した。この観察は、嗅覚受容体遺伝子の発現がクラスターのレベルで制御されており、一つの嗅覚受容体遺伝子が選択される前に、一つのクラスターがchoiccされることを示唆している。次年度では、この相同領域に含まれる制御配列を特定すると共に、これに結合する制御因子を単離することを目指す。ここに述べるクラスターの選択には、複数の制御因子の組み合わせが個々のクラスターの特異的活性化に関与している可能性が有り、クラスター選択の相互排他性を確保する為、嗅覚受容体の細胞膜上への提示が、活性化複合体の形成にフィードバック阻害として働く可能性も考えられる。
また申請者は、染色体上で同一クラスターに属し、且つ、同サブファミリーに属する嗅覚受容体遺伝子は、嗅上皮の同じゾーン内で発現し、それら発現細胞は嗅球上で近接した糸球に軸索を投射することを示した(J. Neurosci.19,1999)。この観察は、最近の嗅球のイメージング解析より得られた"特定の官能基を有する匂い分子は、嗅球表面において局所的なドメイン内の糸球を興奮させる"という知見を勘案すると、"類似した匂い分子はその官能基を介して、相同性の高い嗅覚受容体サブファミリーにより受容され、嗅球上の特定のドメインに属する糸球を興奮させる"と考えられる。そこで本年度では、マウス嗅覚受容体遺伝子MOR28クラスターを含めた複数のクラスターに関して、嗅覚受容体遺伝子を発現する嗅細胞の軸索投射先を解析した結果、"同一クラスター上に存在し、且つ、同一サブファミリーに属する嗅覚受容体遺伝子を発現する嗅細胞は、類似した匂い分子を受容し、嗅球においては局所的な糸球ドメインに軸索投射する"ことが示唆された。

Research Products

• [Publications] Kobayakawa, K.: "Stomatin-related olfactory protein, SRO, specifically expressed in the murine olfactory sensory neurons"The Journal of Neuroscience. 22・14. 5931-5937 (2002)
• [Publications] Nagawa, F: "Genomic analysis of the murine odorant receptor MOR28 cluster : a possible role of gene conversion in maintaining the olfactory map"Gene. 292・1-2. 73-80 (2002)
• [Publications] Tsuboi, A.: "Molecular basis of neural circuit formation in the mammalian olfactory system"The Japanese Journal of Taste and Smell Research. 9・1. 43-50 (2002)
• [Publications] Oka, Y: "O-MACS, a novel member of the medium-chain acyl-CoA synthetase family, specifically expressed in the olfactory epithelium in a zone-specific manner"The European Journal of Biochemistry. (in press). (2003)