嗅覚系における神経回路の形成と再生の分子基盤

嗅觉系统神经回路形成和再生的分子基础

基本信息

批准号：
13041006
负责人：
坪井昭夫
金额：
$ 4.61万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

私共はこれ迄に、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、私共の解析により、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(Nagawa et al.,Gene292,2002)。本年度の研究において、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することが判明した。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choiceされることを示唆している。また、私共はこれ迄に、染色体上で同一クラスターに属し、且つ、同一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(Tsuboi et al.,J.Neurosci.19,1999)。そこで本年度は、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、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。一方、嗅上皮で発現する嗅覚受容体遺伝子は、四つのゾーンの中いずれか一つに限定して発現しており、嗅上皮におけるゾーンに対応して、嗅細胞の投射先である嗅球にも四つのゾーンの存在が知られている。そこで本年度は、嗅細胞の特異的な軸索投射の第一段階であるzone-to-zoneの対応を解明する為、嗅上皮で領域特異的に発現する遺伝子をdifferential display法を用いて探索したところ、嗅上皮のゾーン1で特異的に発現している四つの新規クローンが得られた。その中でも新規遺伝子OMACSは、medium-chain acyl-CoA synthetase遺伝子と高い相同性を示し、嗅上皮のゾーン1を構成する細胞で特異的に発現しており、然もラットの胎生11.5日から発現していることから、ゾーン形成に何らかの役割を果たしていることが示唆された(Oka et al.,Eur.J.Biochem.,in press)。

迄今为止，我们对导入了小鼠嗅觉受体基因MOR28簇(MOR28-10-83-29A)的转基因小鼠进行了分析，发现MOR28基因簇的表达需要位于其转录起始上游约100kb的区域表明这是必要的。最近，小鼠MOR28簇及其人类直系同源簇区域的DNA序列已经确定，我们的分析发现了两者之间具有高度同源性的独特2kb区域，位于MOR28基因转录起始位点上游约75kb处。 Nakawa 等人，Gene292，2002）。在今年的研究中，我们发现，在MOR28基因上游的同源区域被删除的转基因小鼠中，MOR28、10、83和29A基因的表达同时被废除。这一观察结果表明，嗅觉受体基因表达是在簇水平上控制的，并且在选择一个嗅觉受体基因之前选择一个簇。此外，我们之前发现属于染色体上同一簇、同一亚家族的嗅觉受体基因在嗅上皮的同一区域表达，并且这些表达细胞位于嗅球上的相邻丝线中。研究表明，轴突投射到球部（Tsuboi et al., J. Neurosci. 19, 1999）。因此，今年，我们分析了包括小鼠嗅觉受体基因MOR28簇在内的多个簇表达嗅觉受体基因的嗅觉细胞的轴突投射目的地，发现它们存在于同一簇上并且属于同一亚家族。表明表达相关嗅觉受体基因的嗅觉细胞接收相似的气味分子，并且轴突投射到嗅球的局部肾小球区域。另一方面，嗅上皮中表达的嗅觉受体基因仅在四个区域之一表达，与嗅上皮中的区域相对应，它们也在嗅球中表达，嗅球是嗅细胞的投射目的地已知存在四个区域。因此，今年，为了阐明嗅觉细胞特异性轴突投射的第一步的区域间对应关系，我们使用差异显示方法来寻找嗅觉上皮中区域特异性表达的基因。，获得了在嗅上皮1区特异性表达的4个新克隆。其中，新基因OMACS与中链酰基辅酶A合成酶基因表现出高度同源性，并且在构成嗅上皮1区的细胞中特异性表达，并且从胚胎11.5天开始在大鼠中表达，这表明它发挥了一些作用。在区域形成中的作用（Oka 等人，Eur. J. Biochem.，出版中）。