C.エレガンスにおけるカルシニューリンを介した記憶・学習機構の分子遺伝学的解析

线虫钙调神经磷酸酶介导的记忆和学习机制的分子遗传学分析

基本信息

批准号：
04J05640
负责人：
久原篤
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

カルシウム/カルモジュリン依存性脱リン酸化酵素カルシニューリンは、哺乳類の脳の介在ニューロン群において記憶・学習の成立機構を制御している。しかし、その情報伝達系を構築する詳細な神経回路および細胞内分子制御機構は解明されていない。本大会では、線虫C.elegansにおいて、カルシニューリンTAX-6がわずか2対の介在ニューロンで連合学習の成立を制御している機能的な証拠を示す。C.elegansにおいて、カルシニューリンTAX-6の発現は感覚ニューロン、介在ニューロンを含むほぼすべてのニューロンで観察され、感覚ニューロンでは感覚刺激に対する感度の調節に関与している。それに対して、介在ニューロンにおけるカルシニューリンTAX-6の機能および記億・学習への関与は解析されていなかった。そこで、介在ニューロンにおけるカルシニューリンTAX-6の機能のみを欠失させたトランスジェニック株を作製し、連合学習行動を測定した。C.elegansの野生株は一定の温度下で飢餓を体験すると、飼育温度と飢餓を連合学習し、飢餓体験温度を忌避する飼育温度忌避行動を示す。ところが、介在ニューロンにおいてカルシニューリンTAX-6を欠失させたトランスジェニック株は、飢餓を体験したにも関わらず、飢餓体験温度を忌避しない飼育温度忌避行動異常を示した。この連合学習行動の異常は、温度に対する走性行動を制御するAIZとRIA介在ニューロンでtax-6 cNDAを発現させることによりレスキューされた。この結果は、カルシニューリンTAX-6がわずか2対の介在ニューロンAIZ、RIAにおいて連合学習の成立を制御していることを示唆する。

钙调神经磷酸酶是一种钙/钙调蛋白依赖性去磷酸化酶，控制哺乳动物大脑中间神经元群的记忆和学习机制。然而，构建这一信息传递系统的详细神经回路和细胞内分子控制机制尚未阐明。在本次会议中，我们提出了功能证据，表明钙调神经磷酸酶 TAX-6 控制着秀丽隐杆线虫两对中间神经元中联想学习的建立。在秀丽隐杆线虫中，几乎所有神经元（包括感觉神经元和中间神经元）中都观察到钙调神经磷酸酶 TAX-6 的表达，并且在感觉神经元中，它参与调节对感觉刺激的敏感性。相比之下，钙调神经磷酸酶TAX-6在中间神经元中的功能及其在记忆和学习中的参与尚未被分析。因此，我们创建了一种转基因菌株，其中仅删除了中间神经元中的钙调神经磷酸酶TAX-6的功能，并测量了联想学习行为。当野生线虫在一定温度下经历饥饿时，它会学习饲养温度和饥饿之间的关联，并表现出饲养温度回避行为，避免经历饥饿的温度。然而，中间神经元中钙调神经磷酸酶TAX-6被删除的转基因菌株表现出异常的饲养温度回避行为，其中即使经历了饥饿，它也没有回避饥饿温度。通过在 AIZ 和 RIA 中间神经元中表达tax-6 cNDA，控制对温度的趋化行为，可以挽救这种联想学习行为的缺陷。这些结果表明，钙调神经磷酸酶 TAX-6 仅控制两对中间神经元（AIZ 和 RIA）中联想学习的建立。