栄養依存的な神経突起の発達メカニズムと個体の生理機能に果たす意義の追究

探究营养依赖性神经突发育的机制及其对个体生理功能的意义

• 批准号: 20J15084
• 负责人: 金岡 泰哲
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J15084/
• 关键词: 栄養環境; 神経細胞; 樹状突起形態形成

本研究の目的は、個体を取り巻く栄養環境の変化がニューロンの形態形成に作用する分子メカニズムを明らかにすることである。そのために、低栄養条件においてショウジョウバエ幼虫の感覚神経細胞の樹状突起形態が複雑になる表現型（：突起数増加表現型）をモデル系とした解析を行ってきた。まずは、表現型の原因栄養素を明らかにするため、低栄養な餌に添加することにより、表現型を回復させる栄養素を探索した。その結果、単一の栄養素ではなく、複数の栄養素が同時に不足することにより、この表現型が引き起こされることを見出した。また、突起数増加表現型のシグナリング機構を追究するため、組織特異的な遺伝子ノックダウン実験を行い、表現型に寄与するシグナル因子の候補を得た。次に、抗体染色法やレポーターアッセイを用いてそれらのシグナル因子の活性が栄養条件依存的にどのように制御されるかを解析した。その結果、低栄養餌では筋肉組織において液性因子の遺伝子発現量が上昇し、感覚神経細胞がその因子を受容することで細胞内のシグナル伝達経路が活性化して、樹状突起の分岐が増加することが明らかになった。また、添加実験により明らかになった表現型の原因となる栄養素群を低栄養餌に添加すると、筋肉でこの因子の発現量上昇が見られなくなった。これらの解析から、筋肉と神経細胞をつなぐ組織間シグナリングが低栄養依存的な突起数増加表現型に寄与することが明らかになった。さらに、電気生理学的な手法による神経細胞の発火活動の計測や個体の行動解析から、低栄養条件下では、この表現型に伴い、神経細胞の光刺激への応答性と個体の光忌避行動が低下することが分かった。

The purpose of this study is to clarify the molecular mechanisms involved in the morphogenesis of individual growth and development. In addition, under the conditions of low temperature and low temperature, the dendritic process morphology of the sensory neurons of the larvae changed from complex phenotype to complex phenotype (increased number of protrusions phenotype), and the system analysis was carried out. To explore the reasons for the phenotype, the nutrient content, the nutrient content, and the phenotypes. The result is that a single nutrient is not enough, a plurality of nutrients are not enough, and a phenotype is not enough. The number of protrusions increases the phenotype and the organization of the phenotype. The candidate for the tissue-specific phenotype and the organization factor are obtained. In addition, the antibody staining method is used to analyze the activity of the protein factor in the dependent condition. As a result, the expression of cytokines in muscle tissue increased, the expression of cytokines in sensory neurons increased, and the intracellular signaling pathways increased. The reason for the increase in the expression of the protein is that the protein group is low and the expression of the protein is high. The number of hypotrophic processes increases with the number of phenotypes associated with hypotrophic processes. In addition, electrophysiological methods are used to measure the firing activity of neurons and analyze the behavior of individuals. Under hypotrophic conditions, the phenotype of neurons is associated with the response of neurons to light stimulation and the behavior of individuals to avoid light is reduced.

项目成果

Inter-organ Wg/Ror/Akt1 signaling regulates nutrient-dependent hyperarborization of somatosensory neurons

器官间 Wg/Ror/Akt1 信号传导调节体感神经元的营养依赖性超树枝化

• 发表时间: 2021
• 作者: Kaise Takashi;Fukui Masahiro;Sueda Risa;Piao Wenhui;Yamada Mayumi;Kobayashi Taeko;Imayoshi Itaru;Kageyama Ryoichiro;上村 匡
• 通讯作者: 上村 匡

Inter-organ signaling regulates nutrient-dependent hyperarborization of somatosensory neurons

器官间信号传导调节体感神经元的营养依赖性超树枝化

• 发表时间: 2021
• 作者: 金岡 泰哲

Investigating the molecular mechanisms regulating nutrient-dependent hyperarborization of somatosensory neurons in Drosophila larvae

研究调节果蝇幼虫体感神经元营养依赖性超树枝化的分子机制

• 发表时间: 2021
• 作者: 廣井裕一;伊藤勇太;金岡 泰哲
• 通讯作者: 金岡 泰哲