線虫の記憶の実体と連合学習機構の解明

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本研究課題は、動物が過去の経験に基づいて、感覚情報の処理機構を調節するメカニズムを明らかにすることを目的としている。これまでに、線虫が経験した塩濃度を記憶し、餌と共に経験した場合はその塩濃度への誘引、飢餓と共に経験した場合は忌避行動を示す現象について主に研究を行ってきた。その結果、塩を受容する感覚神経と介在神経の間のシナプス極性が経験塩濃度依存的に逆転し、またそれがグルタミン酸シグナルによって制御されることが明らかになった。感覚神経－介在神経間のグルタミン酸シグナルの動態についてさらに詳細な解析を行った結果、感覚神経から放出されるグルタミン酸量の変化や、介在神経における興奮性と抑制性の2種類のグルタミン酸受容体の寄与が組み合わさることでシナプス極性の逆転が引き起こされる可能性が示唆された。また飢餓条件/摂食条件での細胞の活動やシグナル伝達の違いについて、先行研究からいくつかの細胞内分子が寄与する可能性が想定されるが、詳細については不明な点が多かった。これについて検証を行うため、哺乳類の細胞を用いた実験系を立ち上げた。具体的には、細胞が飢餓状態に置かれた際、どのような遺伝子発現変化が起きるかをRNA-seq、ATAC-seq、ChIP-seqなどの手法を用いて網羅的に解析することを試みた。また線虫で飢餓時の行動などに寄与することが示唆されている遺伝子が、哺乳類でも機能しているかを上述の手法を含め解析を行っている。