2022 Fiscal Year Annual Research Report
自発神経活動依存的な樹状突起の「勝ち」「負け」決定機構
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19K06886
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
藤本 聡志 九州大学, 医学研究院, 助教 (50586592)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 神経回路形成 / 自発神経活動 / 嗅球 / 樹状突起 / Rho GTPase |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、発達期に活動依存的な樹状突起リモデリングを介して単一の主樹状突起を形成する僧帽細胞をモデルとして、どのようにして1本の「勝者」となる樹状突起が安定化され、それ以外の「敗者」の樹状突起が刈り込まれるかについて明らかにするものである。
前年度までに、強い入力を受ける樹状突起ではNMDA受容体を介して局所的にRhoAが抑制される一方、シナプス入力により生じた脱分極が細胞全体に伝播し、細胞全体でのRhoAの活性化を起こすことが明らかとなった。この「勝者」から「敗者」への側方抑制機構が単一主樹状突起形成に必要であることが示唆された。
今年度は、このメカニズムが普遍的なものであるかどうかを検討した。バレル皮質の第4層ニューロンも僧帽細胞と同様に発達期の活動依存的な刈り込みを介してヒゲ特異的な樹状突起の配向性を獲得する。この過程にNMDA受容体が必要であることが知られている。CRISPR-Cas9と子宮内エレクトロポレーション法を組み合わせて、第4層ニューロンにおいてRhoサブファミリー遺伝子群（RhoA, RhoB, RhoC）をノックアウトするとNMDA受容体のサブユニットであるGluN1を欠損したニューロンと同様に単一バレルへの樹状突起の配向性に異常が生じた。また、GluN1欠損ニューロンにRhoAを過剰発現すると樹状突起の刈り込み不全がレスキューされた。しかし、樹状突起の配向性は回復しなかった。このことから、NMDA受容体―RhoAシグナルが働かないと，バレルからの入力に基づいた側方抑制シグナルを生じることができないため，選択的な刈り込みを行うことができず，特定のバレルに対する配向性を獲得することができないと考えられる。この結果から、嗅覚回路だけではなく、NMDA受容体―RhoAシグナルを介した側方抑制がシナプス競合の普遍的なメカニズムである可能性が示唆された。
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