神経細胞のキラリティによる脳の左右非対称性形成機構の研究

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脳の左右非対称性は、多くの動物で見られる一般的な特徴の1つである。本研究では、ショウジョウバエ脳に存在するAsymmetric Body(AB)の左右非対称性をモデルとしてその形成機構を明らかにした。また、ABの左右非対称性と細胞自身の持つ左右非対称性との関連を調べた。（１）温度感受性のGal80を用いて、ABの左右が決定する時期の特定を行った。その結果、ABの左右決定は後期幼虫で行われることが分かった。また、神経芽細胞がABの左右決定に重要な役割を発見した。さらなる解析によって、神経細胞の自身の左右非対称性の検出が期待される。（２）ごく少数のAB神経の神経線維の数と長さを定量化した。その結果、右側ではステージを追うごとに神経線維の数が増加し長くなっていったのに対し、左側のABでは減少し短くなっていった。神経線維の刈り込みに必要であるとされている、ユビキチンプロテアソーム系の遺伝子のRNA干渉法およびCRISPRによる阻害は、左右対称なABを誘導することが分かった。ABの左右非対称化には神経線維の刈り込みが必要であること、またABの左右非対称化の分子機構を明らかにした。（３）エクジソン受容体阻害によってABが鏡像化する機構を解明するために、エクジソン下流の遺伝子の探索を行った。その結果、染色体構造制御や細胞骨格制御因子が計9個同定された。その中でも、細胞骨格制御因子であるpak1について突然変異体を用いた解析によってABの左右極性決定に必要であることを確かめた。また、pak1と相互作用し神経線維の伸長制御に関わっているdockという遺伝子でも同様にABの逆位を引き起こされることが分かった。このような細胞骨格制御に関わる遺伝子は、細胞自身の左右非対称性形成に関わっていることが多数報告されており、ABの左右極性形成機構も細胞の左右非対称性によって形成されることを示唆している。