脳回路の形成を制御する因子の遺伝学的探索

基因搜索控制脑回路形成的因素

基本信息

批准号：
16015332
负责人：
浜千尋
金额：
$ 3.33万
依托单位：
The Institute of Physical and Chemical Research
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：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

われわれの脳は多数の神経細胞から伸びる繊維が互いに結合することにより成立している。その発生において、神経細胞から伸張した軸索は決まった経路を進み、最終的に無数の候補からシナプス結合の特異的なパートナーを選択する。このシナプス結合の特異性を制御する分子機構は神経科学の主要な研究課題であるが未だ多くの謎を残しているのが現状である。われわれは、この課題に対してショウジョウバエの嗅覚系を研究対象とし遺伝学的なアプローチを行うことにより、分子レベルでの制御機構と様式を解明することを目指した。ショウジョウバエが持つ1300個の嗅神経細胞は、それぞれが60種ある嗅覚受容体のうちの一種のみを発現している。さらに同種の受容体を発現している嗅神経細胞群は、脳内の嗅覚一次中枢を構成する50個の糸球体のうちのひとつに特異的に軸索を収束させる。われわれはこの特異的投射に異常を示す変異体の分離を試みたところ数種のパターンの表現型((1)投射位置の移動、(2)投射先の数の増加、(3)糸球体の消失、(4)糸球体からの軸索の過伸長)に分けられる変異を同定することができた。そのうちのひとつの変異の解析から、Notchシグナルが、嗅神経細胞分裂時の非対称な運命決定を制御しており、その結果、嗅覚受容体の発現制御と軸索の嗅覚一次中枢内での経路選択を制御していることが明らかとなってきた。われわれはさらに嗅神経細胞が存在する触角での遺伝子発現をマイクロアレイにより解析することにより投射制御を行う受容体、分泌性因子、接着分子等の探索を進め、その結果、嗅覚一次中枢における糸球体の形成あるいは配置を制御する分子を同定した。

我们的大脑由许多神经细胞延伸出来的纤维组成，这些神经细胞彼此连接。在发育过程中，从神经元伸出的轴突遵循定义的路径，最终从无数候选者中选择一个特定的突触连接伙伴。控制突触连接特异性的分子机制是神经科学的一个主要研究课题，但仍然存在许多谜团。我们旨在解决这一问题，通过利用遗传学方法研究果蝇嗅觉系统，从分子水平阐明其调控机制和模式。果蝇的 1,300 个嗅觉神经元每个只表达 60 种嗅觉受体中的一种。此外，表达相同类型受体的嗅觉神经元组将其轴突特异性地汇聚到构成大脑主要嗅觉中心的 50 个肾小球之一。我们尝试分离出在该特定投射中具有异常的突变体，并发现了几种表型模式（（1）投射位置的转变，（2）投射目的地数量的增加，以及（3）肾小球我们能够识别出以下突变：可分为两种类型：（4）轴突损失，和（4）轴突从肾小球过度延伸。对这些突变之一的分析表明，Notch 信号控制着嗅觉神经元分裂过程中的不对称命运决定，因此，初级嗅觉中枢内嗅觉受体表达和轴突路径选择的控制已变得很清楚。我们通过分析嗅神经细胞存在的触角中的基因表达，进一步研究了控制投射的受体、分泌因子、粘附分子等，发现在初级嗅觉中枢的肾小球结构中，我们鉴定了控制形成的分子或安排。