ショウジョウバエ視覚中枢をモデルとした脳形成分子メカニズムの解明

以果蝇视觉中枢为模型阐明大脑形成的分子机制

• 批准号: 04J10997
• 负责人: 梅津 大輝
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04J10997/
• 关键词: 視覚中枢; ショウジョウバエ; Hedgehog; Single-minded; lamina; RNA干渉

ショウジョウバエ視覚中枢の形成をモデルとして、中枢神経発生に必須な神経細胞間の相互作用について解析した。ショウジョウバエの複眼は約750個の個眼からなり、各々の個眼は空間的な配置を反映しつつ視覚中枢の最も表層に位置するlamina神経節へ投射する。Laminaの発生過程では各個眼から伸長した視神経軸索(R axon)が5つのlamina神経細胞を一列に従えたlamina columnと呼ばれる特徴的な構造を形成する。また、lamina神経細胞の増殖と分化にはR axonから供与されるHedgehog(Hh)が必要であり、R axonの投射依存的に発生が進むことが知られる。本研究では、モザイク解析により任意の遺伝子機能を欠失した細胞を作出し、lamina形成における細胞の挙動を詳細に解析した。Hhシグナル伝達系の必須因子であるsmoの機能欠失細胞はlamina columnに取り込まれないことから、Hhシグナルがlamina column形成に必須であることが示された。また、bHLH-PAS型の転写因子、Single-minded(Sim)はlamina神経細胞特異的に発現し、その発現はHhシグナルによって制御されていた。sim機能欠失細胞はsmo機能欠失細胞と同様の挙動を示し、sim変異体の脳ではlaminaは正常に形成されない。このことからsimはlamina column形成に必須の因子であることが示唆された。さらに、simの機能欠失はlamina神経細胞の分化マーカーの発現及び増殖には影響しないため、lamina columnへの移行に特異的に機能することが考えられる。以上から、laminaの形成にはR axonとlamina神経細胞間の相方向的な作用が協調的に働くことが必要であり、その過程でlamina神経細胞側に必須の因子としてsimが特異的な機能を担うことが示された。

以果蝇视觉中心的形成为模型，我们分析了对于中枢神经系统发育至关重要的神经元之间的相互作用。果蝇复眼由大约750个小眼组成，每个小眼反映其空间排列并投射到位于视觉中心最表层的层神经节。在椎板的发育过程中，从每个小眼延伸的视神经轴突（R轴突）形成称为椎板柱的特征结构，其中五个椎板神经元连续排列。此外，由Raxon提供的Hedgehog (Hh)对于层神经元的增殖和分化是必需的，并且已知发育以依赖于Raxon投射的方式进行。在这项研究中，我们使用镶嵌分析生成了缺乏任意基因功能的细胞，并详细分析了层板形成过程中的细胞行为。缺乏 smo（Hh 信号转导系统中的一个重要因素）功能的细胞不会整合到层柱中，表明 Hh 信号对于层柱的形成至关重要。此外，bHLH-PAS型转录因子Single-thought（Sim）在层神经元中特异性表达，其表达受Hh信号调节。缺乏 sim 功能的细胞的行为与缺乏 smo 功能的细胞相似，并且 sim 突变体的大脑中不能正常形成层板。这表明 sim 是层柱形成的重要因素。此外，由于sim的功能性缺失不影响分化标记物的表达和层神经元的增殖，因此认为它在向层柱的过渡中特异性发挥作用。综上所述，层层的形成需要R轴突和层层神经元之间的协同相互作用，并且在这个过程中，sim作为层层神经元侧的重要因素具有特定的功能。

项目成果

Highly ordered assembly of retinal axons and their synaptic partners is regulated by Hedgehog/Single-minded in Drosophila visual system

果蝇视觉系统中的刺猬/一心一意调节视网膜轴突及其突触伙伴的高度有序组装

• 发表时间: 2006
• 作者: Umetsu; D.; Murakami S.; Sato; M.; Tabata; T.
• 通讯作者: T.

DPP signaling controls development of the lamina glia required for retinal axon targeting in the visual system of Drosophila

DPP 信号传导控制果蝇视觉系统中视网膜轴突靶向所需的层状胶质细胞的发育

• 发表时间: 2005
• 作者: Yoshida; S.; Soustelle; L.; Giangr;e; A.; Umetsu; D.; Murakami; S.; Yasugi; T.; Awasaki; T.; Ito; K.; Sato; M.; Tbata; T.
• 通讯作者: T.

DWnt4 regulates the dorsoventral specificity of retinal projections in the Drosophila melanogaster visual system

DWnt4 调节果蝇视觉系统中视网膜投射的背腹特异性

• 发表时间: 2006
• 作者: Sato; M.; Umetsu; D.; Murakami; S.; Yasugi; T.; Tabata; T.
• 通讯作者: T.