概日リズムがもたらす感覚ゲーティングの制御機構の解明

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ヒトを含む動物は体内時計を有しており、昼夜で外界の感覚情報に対する応答が変化する。中でも、本研究では昼夜での嗅覚応答の変化に着目し、その制御機構を分子・細胞レベルで明らかにした。この成果は、脳のあらゆる神経細胞が体内時計を有している生物学的意義をこれまで以上に発展する基盤となる研究である。具体的な成果は以下の通りである：2021年度は、マウス嗅覚回路において神経活動が概日変動を生み出すメカニズムの解明に向けて、嗅覚回路を構成する各神経細胞種特異的に時計遺伝子の一つであるBmal1をノックアウトする系を確立した。その結果、嗅覚刺激依存的な神経活動の概日変動は個体の行動リズムとは独立に生み出されており、嗅覚回路の特定の神経細胞種におけるBmal1ノックアウト個体でのみが見られなくなることを明らかにした。加えて、2020年度に実施した定量PCRを用いた遺伝子発現解析をさらに進め、嗅覚回路を構成する複数の脳領域および生物時計の中枢である視交叉上核にて神経活動に関わる遺伝子群の概日変動を捉えることに成功している。さらに、これら遺伝子がBmal1遺伝子の転写制御によって概日変動していることを見出しており、マウス嗅覚回路において神経活動が概日変動を生み出す分子メカニズムの一端を解明することができた。なお、上記成果の一部は2021年度日本神経科学大会に発表しており、現在論文化に向けて準備を進めている。