2016 Fiscal Year Annual Research Report
Interorgan communication governing neuronal cell growth under distinct nutrient conditions
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15H02400
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
上村 匡 京都大学, 生命科学研究科, 教授 (80213396)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 器官形成 / 栄養 / 神経細胞 / 樹状突起 / 器官間相互作用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、成長途上の動物が栄養制限下におかれた際、どのような仕組みが神経細胞に働きかけ、その成長や分化が調節されて神経系の形成が破綻せずに進むか、あるいは完全には回避できず障害が生じてしまうのかを明らかにすることを目指した。われわれは、ショウジョウバエ幼虫のクラスＩＶ da neuron（以下、クラスＩＶ）を用いて、発生途中での栄養条件がその樹状突起の発達に与える影響を調べた。ショウジョウバエのエサの材料として用いられる酵母の量を変化させたところ、High-yeast diet に比べてLow-yeast dietでは、クラスＩＶの樹状突起の分岐数が顕著に増加した。突起の分岐数を増加させる酵母中の栄養素は何か、どのような分子機構が働いて突起数が変化するのか、そしてこのクラスＩＶの応答には個体にとって適応的な意義があるのかについて、検討を始めた。また、栄養条件を感知して樹状突起の発達を調節する、神経系と他の器官の間での相互作用の存在が強く示唆されおり、この実体の解明を目指した。さらに、神経細胞内のエネルギー変換能の低下が、どのようにして神経細胞の形態や活動に影響するかを明らかにする目的で、クラスIVミトコンドリア機能低下に伴う樹状突起短縮化をモデルとして、ＡＴＰ代謝や細胞内シグナリングに着目してその分子機構を明らかにした。そしてeIF2αのリン酸化を介した翻訳抑制が樹状突起の短縮に貢献していることを示した（Tsuyama et al., 2017）。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ショウジョウバエ幼虫において、クラスＩＶは痛覚受容を担っており、侵害性の熱刺激などを感知して特徴的な忌避行動を誘発する。一方、別のサブクラスであるクラスＩは、筋肉の収縮を感知し幼虫のスムーズな蠕動運動を調節している。クラスIVとはむしろ逆に、クラスＩの突起数はLow-yeast dietで減少することを示した（以上、Watanabe et al., 2017）。このクラスＩＶに特有の突起数増加表現型の原因となる成分を絞り込む目的で、Low-yeast dietに様々な栄養素を添加したエサを調製して幼虫を成長させ、突起数増加表現型が抑制されるか調べている。また、栄養条件依存的に内分泌組織などから放出される既知の分泌因子に着目し、それらの中にクラスＩＶの突起数増加に寄与している因子がないかを探索している。さらに、Low-yeast dietと High-yeast diet の差が、神経突起形態だけでなく生理学的な応答に与える影響についても、細胞および個体レベルで検証できるアッセイ系を開発しつつある。
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| Strategy for Future Research Activity |
Low-yeast dietでの突起数増加表現型について、この表現型の原因となる栄養素、表現型を生み出す分子機構、そして、その生理学的な意義の3点から研究を推進する。また、栄養環境に関する情報を神経系を含む全身の組織に伝える候補として、脂肪体に注目する。
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