ゼブラフィッシュを用いた情動に基づく行動・学習に必須な脳領域の遺伝学的研究

使用斑马鱼对基于情绪的行为和学习至关重要的大脑区域进行遗传研究

• 批准号: 18K14759
• 负责人: 小谷 友理
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: National Institute of Genetics
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-01 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18K14759/
• 关键词: 扁桃体; 情動; 行動解析; 遺伝学; ゼブラフィッシュ; 遺伝子; 恐怖条件付け学習; 不安

扁桃体は、不安、恐怖などの感情を司り、また、それらの感情を経験した場所、条件などを記憶・学習する(恐怖条件付け学習)ために必要な脳領域である 神経毒を特異的に発現させる結果から、魚類では、終脳の背側中央部(Dm)が恐怖条件付け学習などに関与する脳領域として知られている。しかし、Dmは広大な領域であり、Dm内の機能的な神経細胞群・神経回路は未だ解明されていない。私は、恐怖条件付け学習に必須なDm領域に特異的に発現する遺伝子に着目し、分子生物学的・遺伝学的解析を用いて以下の研究を行った。(1)Dmに特異的に発現する遺伝子の機能欠損変異体をCRISPR/Cas9法によりゼブラフィッシュを用いて作製した。(2)Dmに特異的に発現する遺伝子の機能欠損変異体では、神経毒による先行研究とは異なり恐怖条件付け学習に影響しないことを明らかにした。(3)Dmに特異的に発現する遺伝子の機能欠損変異体を用いたRNA-sequenceを行い、変異体において発現が増減する遺伝子の網羅的な探索を行った。(4)不安恐怖など情動に基づく行動を観察するための行動解析システムを立ち上げた。Dmに特異的に発現する遺伝子の機能欠損変異体において、情動に基づく行動に 影響があるかどうかをこれらのシステムを用いて解析している。(5)Dmに特異的に発現する遺伝子の機能欠損変異体を用いた解剖学的な解析から、Dm領域の神 経回路・神経細胞群に対する影響を観察した。(6)Gal4-UASシステム、CRISPR/Cas9法を用いて、Dm特異的に発現する遺伝子の遺伝子トラップラインを作製した。

杏仁核是控制焦虑和恐惧等情绪的大脑区域，对于记住和学习经历这些情绪的地点和条件（恐惧条件学习）是必要的。它专门表达神经毒素。结果表明，在鱼类中，端脑（Dm）的背侧中部被认为是参与恐惧调节学习的大脑区域。然而，Dm是一个广阔的区域，Dm内的功能神经元群和神经回路尚未阐明。我专注于 Dm 区域特异表达的基因，这些基因对于条件反射学习至关重要，并利用分子生物学和遗传分析进行了以下研究。 (1) 使用 CRISPR/Cas9 方法在斑马鱼中创建 Dm 特异表达基因的功能缺陷突变体。 (2) 我们发现，与之前使用神经毒素的研究不同，Dm 中特异性表达的基因的功能丧失突变体不会影响恐惧条件学习。 (3)我们利用Dm中特异表达的基因的功能缺失突变体进行RNA测序，并全面搜索突变体中表达增加或减少的基因。 （4）我们推出了行为分析系统，观察基于焦虑、恐惧等情绪的行为。使用这些系统，我们正在分析 Dm 中特异性表达的基因的功能丧失突变体是否对基于情绪的行为产生影响。 (5)通过对Dm特异表达基因的功能缺失突变体进行解剖分析，观察对Dm区神经回路和神经元群的影响。 (6)利用Gal4-UAS系统和CRISPR/Cas9方法，我们创建了Dm中特异表达基因的基因捕获系。

项目成果

Genetic analysis of anxiety-related behavior in zebrafish,

斑马鱼焦虑相关行为的遗传分析，

• 发表时间: 2018
• 作者: Olivier Gervais;Kazuko Ueno;Yosuke Kawai;Yuki Hitomi;Kazuharu Misawa;Shunsuke Teraguchi;Yen-Yen Wang;Katsushi Tokunaga;Masao Nagasaki;Yuri Kotani
• 通讯作者: Yuri Kotani