Mechanism of generating cell assembly

产生细胞组装的机制

基本信息

批准号：
18H04016
负责人：
八木健
金额：
$ 28.54万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-01 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、cPcdh遺伝子群の個々の神経細胞でのランダム発現と神経回路形成のメカニズムを捉え、操作することにより、セルアセンブリ形成のメカニズムを明らかにすることである。本年度は、以下の項目で研究成果を上げることができた。１）cPcdh遺伝子発現を可視化したノックインマウスの作製に成功し、アイソフォーム特異的なランダム発現を確認した。その結果、β3-Tomatoノックインマウスにおいてβ3-Tomatoのランダム発現が比較的安定であることを明らかにすることができた。さらに、β19-Tomato及びβ3-GFPノックインマウスの作製に成功し、対立遺伝子において独立したランダム発現が明らかとなった。２）キメラマウスの大脳皮質において、同一神経細胞系譜となる神経細胞をホールセルパッチクランプ法により細胞質を吸引してRamDA-seq法を用いてRNAシーケンスを行い、シングルセルレベルでのcPcdh遺伝子発現パターンとクローン性との関係について解析を行った３）Pcdhαの多様性減少マウスでは、短期記憶の異常が認められている。このマウスを用いて新規環境下における神経活動をc-fos発現を用いて解析した。４）FRETによりcPcdhアイソフォーム接着活性を可視化するFRET-cPcdhプローブの開発に成功し、このFRET-cPcdhプローブがマウス生体内で機能的であることを明らかにした。５）58種類のcPcdhアイソフォームの内、マウス生存にはこれまでに知られているcPcdhgC3, gC4, gC5だけでなく、他の53種類のcPcdhアイソフォームもマウス生存に必須であることを明らかにし論文として発表した。

本研究的目的是通过捕获和操纵单个神经元中cPcdh基因的随机表达来阐明细胞组装形成的机制以及神经回路形成的机制。今年，我们在以下几个方面取得了研究成果。 1）我们成功生成了cPcdh基因表达可视化的敲入小鼠，并证实了亚型特异性随机表达。结果，我们能够证明β3-Tomato 的随机表达在β3-Tomato 敲入小鼠中相对稳定。此外，我们成功生成了β19-Tomato和β3-GFP敲入小鼠，并揭示了等位基因的独立随机表达。 2）嵌合小鼠大脑皮质中，采用全细胞膜片钳法吸出属于同一神经元细胞谱系的神经元细胞质，采用RamDA-seq法进行RNA测序，确定cPcdh基因表达模式3) 在 Pcdhα 多样性降低的小鼠中观察到短期记忆异常。使用这只小鼠，我们利用 c-fos 表达分析了新环境中的神经活动。 4）我们成功开发了一种FRET-cPcdh探针，通过FRET可视化cPcdh亚型粘附活性，并证明该FRET-cPcdh探针在小鼠中具有功能。 5）在58种cPcdh亚型中，我们发现不仅是迄今为止已知的cPcdhgC3、gC4和gC5，而且还有其他53种cPcdh亚型对于小鼠的生存至关重要。