C.エレガンスの低温耐性・馴化における神経-腸-精子-筋を含む組織回路の演算機構

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環境温度の変化は動物の生死に直結するため、温度の感覚や応答に関わる脳神経系と組織ネットワークの仕組みを解き明かすことは重要である。本研究では、シンプルな実験動物C. elegansの低温耐性・馴化をつかい、温度受容から神経回路、そして組織ネットワークに至る温度情報の処理システムを解析している。解析に使う組織ネットワークは、頭部の温度受容ニューロンが尻尾の介在ニューロンに接続し、それが再度、頭部のハブ介在ニューロンにフィードバックする全身を周回する神経回路と、低温耐性に関わる筋肉や腸などを含む組織ネットワークである。当該年度は、温度馴化時に温度を数時間変化させた際の中性脂肪酸の変化が実際に起き、個体の温度馴化と関係していることが示唆された。前年度までに、温度馴化に関わる神経回路で発現している神経伝達物質であるグルタミン酸をシナプス小胞に取り込む分子やグルタミン酸受容体の変異体における全身周回性神経回路の温度応答活性をカルシウムイメージングなどを用いて測定し、実際に、グルタミン酸情報伝達が温度馴化神経回路において必須であることが示唆された。さらに、頭部の介在ニューロンRMGにおけるグルタミン酸受容体を細胞特異的にRNAiしたところ、温度順化の異常が見られたことから、実際にRMGが受け取るグルタミン酸が温度順化に関わることが示唆された。また、低温耐性に関わる頭部の筋肉で機能する新たな分子が見つかり、低温耐性に関わる化学物質が作用する遺伝学経路が得られた。