線虫の低温馴化の神経回路における「ぶり返し時間差反応」の光遺伝学解析

线虫冷驯化神经回路“差异复发反应”的光遗传学分析

基本信息

批准号：
22KJ3060
负责人：
本村晴佳
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Konan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

温度変化は生物の生存・繁栄に密接に関わる。線虫Caenorhabditis elegansでは温度変化への応答として温度馴化現象がみられる。C. elegansは25℃飼育後に２℃に置くと死滅するが、25℃飼育後に15℃を3時間以上経験すると2℃でも生存できるようになる。この温度馴化現象を指標に温度応答の神経回路の解析を進めたところ、頭部の感覚ニューロンと尾部の介在ニューロン、そして頭部の介在ニューロンで構成される神経回路が温度馴化の促進に寄与することが示唆された。これまでに温度刺激下で上流の温度受容ニューロンから下流の介在ニューロンに実際に情報伝達が行われているのかを、ニューロンの細胞体内カルシウムイオン濃度の増減を指標に明らかにした。その中で、ASJ温度受容ニューロンの温度応答性が低下しているtax-4変異体において、尾部介在ニューロンPVQのの神経活動が低下しており、TAX-4をASJで細胞特異的に回復させることでその異常が回復する結果が得られていた。当該年度においては、これまでに低温耐性にかかわるASJ以外の温度受容ニューロンであるADLの温度受容能が低下しているTRPチャネルの変異体をそれぞれ用いて、PVQ介在ニューロンの神経活動をカルシウムイメージングで解析した、その結果、ADLからの温度情報はPVQには大きな影響を与えていなかった。さらに、これまでの解析から見つかってきた、低温馴化に異常が見られた神経伝達物質(グルタミン酸)やその受容体の変異体をもちいて、温度刺激を与えた際の低温馴化の神経回路のカルシウムイメージングを行い、低温馴化の神経回路における神経伝達物質として主にグルタミン酸が機能していることが示唆された。

温度变化与生物的生存和繁荣密切相关。在线虫秀丽隐杆线虫中，观察到温度适应现象是响应温度变化而观察到的。秀丽隐杆线虫在升高25°C后将在2°C下死亡，但是如果它们在升高25°C后经历15°C超过3小时，它们将能够在2°C下生存。使用这种温度适应现象作为指标，我们分析了温度反应中的神经回路，并建议神经回路由头部中的感觉神经元组成，尾部中的神经元和头部中的神经元在头部中的神经元有助于促进温度适应。我们已经确定了在温度刺激下，信息实际上是否已从上游温度接收神经元传输到下游中间神经元，使用指数增加或降低细胞体神经元的钙离子浓度。其中，在税务4突变体中，ASJ温度引起的神经元的温度反应性降低，降低了尾部神经元PVQ的神经活性，并且税收4的细胞特异性恢复且ASJ导致这种异常的恢复。在这个财政年度，我们使用TRP通道的突变体使用钙成像分析了PVQ中间神经元的神经活性，TRP通道的温度可接受性降低了ADL的温度可接受性，ADL（一种ASJ以外的温度引起的神经元）与低温抗性有关。结果，来自ADL的温度信息对PVQ没有显着影响。此外，已经发现使用神经递质（谷氨酸）在低温适应和其受体的突变体中具有异常，这是从先前的分析中发现的，在温度刺激下，神经回路的钙成像，在温度刺激下进行低温适应，这表明谷氨酸主要在低温循环中正常作用于神经培训剂较低的温度温度循环。