線虫行動と感覚受容感度の関係理解を目的とした単一神経細胞の部位特異的情報処理解析

单个神经元的位点特异性信息处理分析旨在了解秀丽隐杆线虫行为与感觉敏感性之间的关系

基本信息

批准号：
14J06037
负责人：
設樂久志
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J06037/
关键词：
線虫行動 Ca2+イメージング cGMPイメージング感覚受容

项目摘要

線虫嗅覚神経細胞AWCにおいてcGMPは重要な役割を担う。本研究ではイメージング手法を用いて、過去の遺伝学的手法では明らかにされていない実際のcGMP挙動を調べた。昨年度に、AWC末端の繊毛ではにおい刺激に対して一過的なcGMP減少を示す一方で、樹状突起と細胞体ではにおいにさらされている間cGMPが上昇することがわかった。本年度では、この部位特異的な応答を生むメカニズムとして、異なる2つのグアニル酸シクラーゼが重要な役割を持つことを明らかにした。また、繊毛のcGMP変化がにおい感受シグナルの上流に存在し、におい感受の感度を決めるのではないかという仮定から、様々な条件でのcGMP応答を調べた。条件の中で、特に短い時間でにおい刺激を切り替えた実験を行ったとき、繊毛のcGMP応答が段々と小さくなっていくことがわかった。刺激間の時間間隔によって応答の大きさが異なることも明らかとなり、cGMPレベルで慣れが生じることが明らかとなった。これまで、AWCの神経応答としてCa2+応答が代表的なものとして調べられてきた。しかしながら、その上流にあるcGMP応答を見ることにより、におい刺激に対して神経細胞がどの様な入力を受けるのか調べられるということを本研究は示した点で意義がある。また、こうしたcGMPの応答性は哺乳類の視細胞内の応答と相同性があり、今後AWCと視細胞、双方の機能を調べていく上で互いの知見を比較していくことが大切であることも示した点で重要である。一方で、行動と神経細胞の関係を明らかにする系については、さらに調整を行い系としての精度を上げることに成功した。先述した通り、cGMP応答がにおい刺激の時間間隔に依存することから、時間間隔を変えながら刺激を与えその際の行動を調べていくことで、今後はにおい感受の感度を行動レベルで明らかにしていくことができると考えている。

cGMP 在秀丽隐杆线虫嗅觉感觉神经元 AWC 中发挥重要作用。在这项研究中，我们使用成像方法来研究实际的 cGMP 行为，而过去的遗传学方法尚未阐明这一行为。去年，我们发现，虽然 AWC 末端的纤毛因气味刺激而表现出 cGMP 短暂下降，但在暴露于气味期间，树突和细胞体中的 cGMP 却增加了。今年，我们发现两种不同的鸟苷酸环化酶在产生这种位点特异性反应的机制中发挥着重要作用。我们还研究了各种条件下的 cGMP 反应，假设纤毛中的 cGMP 变化存在于气味检测信号的上游并确定气味敏感性。我们发现，当我们进行一项在短时间内改变气味刺激的实验时，纤毛cGMP反应逐渐减弱。研究还发现，反应的强度根据刺激之间的时间间隔而有所不同，这表明习惯化发生在 cGMP 水平上。到目前为止，Ca2+ 反应已作为 AWC 中的典型神经反应进行了研究。然而，这项研究的意义在于，它表明通过观察 cGMP 上游的 cGMP 反应，可以研究什么样的输入神经元对气味刺激做出反应。此外，这种 cGMP 反应性与哺乳动物感光细胞内的反应同源，在我们将来研究 AWC 和感光细胞的功能时，比较它们的知识非常重要，因为它还表明：另一方面，他们对阐明行为与神经元关系的系统进行了进一步的调整，并成功提高了系统的准确性。如前所述，cGMP 反应取决于气味刺激之间的时间间隔，因此将来我们将通过在改变时间间隔的同时施加刺激并检查当时的行为来阐明行为水平上气味检测的敏感性。可以走了。