記憶学習におけるＤＡＦ－１６／ＦＯＸＯの機能解析

DAF-16/FOXO在记忆学习中的功能分析

基本信息

批准号：
17J00339
负责人：
永嶋宇
金额：
$ 1.09万
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：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

飢餓は多くの動物において、強力な危険シグナルとなり、行動変化を誘導する。線虫C.elegansは、塩濃度と飢餓を結びつけて記憶し、飢餓時の塩濃度を忌避する学習行動を示す。この学習には、インスリン様シグナル伝達が関わることが知られ（Tomioka et al., 2006, Neuron）、インスリン受容体の2つのアイソフォームのうち、1つが軸索に移動して学習に必須の作用を持つことが知られていた（Ohno et al., 2014, Science）。本研究では、一般にインスリン経路の下流で働くFOXO型転写因子(DAF-16)に着目し、解析を行った。DAF-16が機能する神経細胞において、時期特異的な分解誘導系（オーキシンデグロン系）を導入し、DAF-16が学習時に機能する可能性を見出した。また、DAF-16は飢餓時に核に強く局在することが知られていたため、DAF-16が機能する神経細胞において、GFP融合型DAF-16の細胞内局在を観察した。その結果、飢餓時にDAF-16が核に移行することを示し、その作用には軸索で働くものとは異なるインスリン受容体のアイソフォームが細胞自律的に関与することを明らかにした。さらに、DAF-16の下流では、DAG/PKC経路と神経ペプチドの経路が働くことを示す結果を得た。回路レベルの解析も行い、DAF-16のシグナルを伝達する下流の介在神経の候補を見出した。本研究により、飢餓シグナルが行動変化を駆動する機構の一端を解明できた。また、DAF-16の作用機序を軸としたインスリン経路の下流のメカニズムに加え、単一神経細胞の細胞体と軸索でインスリン経路が働き、両者は遺伝学的に独立した機能を有することを明らかにした。

饥饿是一种强烈的危险信号，会引起许多动物的行为变化。线虫秀丽隐杆线虫记住盐浓度和饥饿之间的关联，并表现出在饥饿期间避免盐浓度的学习行为。已知这种学习涉及胰岛素样信号传导（Tomioka et al., 2006, Neuron），胰岛素受体的两种亚型之一移动到轴突并在学习中发挥重要作用（Ohno et al., 2014）。，科学）。在本研究中，我们重点分析了 FOXO 型转录因子 (DAF-16)，它通常作用于胰岛素通路的下游。我们将阶段特异性降解诱导系统（生长素降解决定子系统）引入到 DAF-16 发挥作用的神经元中，并发现了 DAF-16 在学习过程中发挥作用的可能性。此外，由于已知 DAF-16 在饥饿期间强烈定位于细胞核，因此我们观察到 GFP 融合的 DAF-16 在 DAF-16 发挥作用的神经元中的细胞内定位。结果表明，DAF-16 在饥饿期间易位到细胞核，并且与轴突中作用的胰岛素受体不同的亚型以细胞自主的方式参与了这一作用。此外，我们获得的结果表明 DAG/PKC 通路和神经肽通路在 DAF-16 下游发挥作用。我们还进行了电路级分析，并找到了传输 DAF-16 信号的下游中间神经元的候选者。通过这项研究，我们能够阐明饥饿信号驱动行为变化的部分机制。除了以DAF-16的作用机制为中心的胰岛素途径的下游机制外，胰岛素途径在单个神经元的细胞体和轴突中起作用，并且两者都具有遗传独立的功能。