動物の温度馴化多様性と神経回路の解析

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本研究では、動物が温度に応答するための分子生理機構と神経回路の解明を目指して、線虫の低温耐性・馴化現象を指標に解析を行なっている。本研究では、世界各地で単離されている線虫多型株の低温馴化の違いに着目し、その多様性を決定する原因遺伝子多型とその神経回路の解析を進めた。これまでの解析から、ADL温度受容ニューロンは上流の酸素受容ニューロンによって影響を受けることがわかってきた (Okahata et al., Science Advances, 2019)。一方で、この神経回路において、酸素と温度の情報がどのように区別・識別されているかについては未知な点が多く残されていた。そこで、Ca2+インディケーターを用いて、酸素情報と温度情報を制御する神経回路を調べた。具体的には、これまでに作成した酸素濃度依存的な低温馴化を制御する遺伝子の変異体や多型株のADLの温度応答性を測定するための系統を使い、これらの系統を異なる酸素濃度で飼育し、酸素濃度依存的なADLの温度応答性を測定した。その結果、変異体では野生株とは異なる表現型が見られた。さらに、野生株と酸素情報伝達に関わる変異体を用いて、この酸素と温度の神経回路を構成する個々のニューロンの温度変化時のカルシウム濃度変化を定量化した。その結果、酸素受容情報伝達によりADLの温度応答性が調整されることが生理学的も示唆された。上流の酸素受容ニューロンとADL温度受容ニューロンは介在ニューロンを含む複数のニューロンによって間接的に接続していることから、酸素受容ニューロンからADLに情報を伝達する際に使われている神経ペプチドを同定するために、ADLの上流の酸素受容ニューロンや介在ニューロンで発現する神経ペプチドの変異体の低温馴化を測定したところ、変異体において低温順化の異常が見られた。