【研究領域課題番号】19K06911 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

性差 / 精子 / 自発運動量 / C. elegans / ドーパミン / 交尾 / 行動 / 神経伝達物質 / 性行動 / 受容体 / カルシウム / 自発運動 / 行動状態

【研究成果の概要】

行動の性差は動物が効率的に交尾し繁殖するために重要であるが、性特異的な行動制御の神経メカニズムについては不明な点が多い。本研究は、行動制御の性差とその神経基盤を明らかにすることを目的とする。線虫C. elegansには精子と卵子両方を作る雌雄同体とオスが存在するが、オスは雌雄同体よりも自発的な運動量が高い。自家受精できるために交配相手を探す必要のない雌雄同体は餌から離れずじっとしており、子孫を残すために交配相手を見つける必要のあるオスは餌のある領域の内外を探索するという合理的な性差がこの自発運動量の違いにより生まれる。精子の形成に異常のある変異体を調べた結果、精子を作ることのできない雌雄同体（実質的なメス）は、通常の雌雄同体よりも運動量が増加していることが明らかとなった。精子の作れない変異体とドーパミン欠損変異体の二重変異体を作製し、精子による自発運動量制御にドーパミンが関与するかを調べた。二重変異体はドーパミン欠損変異体と自発運動量に違いがなかった。この結果から、精子による運動量制御にはドーパミンが必要であることが示唆された。
オスは雌雄同体に触れると、尾部を触れたまま雌雄同体の周りを回り、生殖器を探す。この際、雌雄同体が頻繁にオスから逃げることが報告されている。ビデオ撮影と画像解析により、オスが触れた時の雌雄同体の速度変化を測定する系を作製し、野生型と精子形成異常変異体のオス忌避行動を解析した。その結果、野生型はオスが接触すると速度を上昇させるが、精子異常変異体では速度が低下することを明らかにした。このことから、体内の精子がオスからの忌避行動に関与することを明らかにした。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2019-04-01 - 2023-03-31

【配分額】4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)

【研究分野】神経・筋肉生理学

【研究領域課題番号】20650057 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

神経伝達物質 / 放出機構 / シナプス前終末 / 短期可塑性 / カルシウム / シナプス伝達 / 遺伝子改変マウス / 海馬 / シナプス前終未

【研究成果の概要】

1.海馬スライス標本のCA1領域において、細胞外電位記録法を用いて興奮性シナプス応答を記録した。NMDA受容体を阻害した状態で5Hz、3分の刺激を与えると、刺激終了後に二相性の短期可塑性が誘導されることを見出した。早い相では2発刺激促通の減少を伴う短期増強が消失していくところが観察され、遅い相では短期抑圧が徐々に回復していくところが観察された。ミトコンドリアの機能を変化させる種々の薬物によりこの短期可塑性が修飾されることから、これらの短期抑圧にミトコンドリアのカルシウム放出能やエネルギー産生が関与していることが明らかとなった。これまで知られていなかった神経機能におけるミトコンドリアの新たな役割を解明することができた。シナプス前終末のミトコンドリアの機能を阻害した遺伝子改変マウスなどを用いて、さらに解析を進めている。
2.海馬歯状回においては、シナプスが1Hz程度の比較的低頻度で活性化しても、顕著なシナプス抑圧が起こることが知られているが、その抑圧発現機構についてはよくわかっていなかった。海馬歯状回スライス標本において、電気生理学的手法を用いて、シナプス伝達に関する種々のパラメーターを検討したところ、このシナプス伝達抑圧には、シナプス後細胞での変化は関与しておらず、シナプス前性の修飾により発現していることがわかった。さらに、シナプスの種類により神経伝達物質の放出確率の低下とシナプス小胞プールの枯渇のいずれかがおもな原因であることが明らかとなった。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2008 - 2009

【配分額】3,300千円 (直接経費: 3,300千円)

【研究分野】神経化学・神経薬理学

【研究領域課題番号】09308030 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

IP_3 受容体 / Ca^<2+> 動態 / 神経突起伸長 / 成長円錐 / マイクロインジェクション / Ca^<2+> 波 / IP3受容体 / Ca2+動態 / 神経伝達物質 / LTP / 胚軸形成 / LTD / IP_3 / IP_3受容体 / カルシウム / 背側化 / 腹側化 / 二次軸形成 / BMP4 / IP_3誘導カルシウム放出

【研究成果の概要】

(1) 神経突起伸長と成長円錐の形態変化を、各部位でIP3受容体、各種骨格蛋白質、カルモジュリン関連蛋白質をレーザー光により欠落させた際の変化の解析を行った。
(2) IP3受容体の単一イオンチャネルを解析。形質発現させた受容体蛋白質を、特異抗体をカップルさせたアフィニティ・カラムを用いて精製した。
(3) 蛍光測光・画像処理システムを用いた細胞内Ca2+動態を解析。タイプ別に発現する細胞種を用いて、ホルモン・神経伝達物質・成長因子などの刺激を与えたときのCa2+蛍光指示薬を用いたCa2+動態解析をした。
(4) IP3受容体をノックアウトしたマウスの各種細胞生物学的解析を行う。
(5) IP3受容体、PI代謝回転の阻害の胚軸形成に対する効果の検討; 以下に述べるIP3受容体、PI-代謝回転、Protein Kinase C(PKC)のブロッカーを用いて、初期胚背側あるいは腹側の細胞に注入し、発生に対する影響を検討中である。すでにIP3レセプター抗体はアフリカツメガエルの受精、卵の活性化やその他のIP3依存性の現象を抑制することを明らかにしている。各々のブロッカーの作用を検討することにより、胚軸形成における、PI-シグナル系のIP3カスケードとPKCカスケードの各々の役割を、より明確にできる。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】1997 - 1998

【配分額】28,700千円 (直接経費: 28,700千円)