機能ゲノミクスと遺伝学的に手法による線虫の化学走性学習の分子機構の解明

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線虫C.エレガンスの化学走性行動は特定の化学物質に近寄る、あるいはそれから遠ざかる行動である。さまざまな化学物質に対して、それを受容する感覚神経がそれぞれ同定されており、化学走性行動には可塑性も観察されるため、神経機能の理解のよいモデルとなる。本研究では、神経細胞種に特異的な遺伝子発現をゲノムワイドに解析することにより、化学走性やその可塑性の機構の理解に役立てることを目的とした。線虫の特定の組織・細胞からmRNAを選択的に精製する方法として、mRNA tagging法を開発した。この方法は、mRNAのポリAに結合する性質のあるポリA結合蛋白質(PABP)にタグ配列をつけたものを細胞特異的プロモーターで特定の細胞群に発現させ、タグに対する抗体を用いて免疫沈降することにより、その細胞群に含まれるmRNAを特異的に回収する方法である。この方法を約50細胞からなる感覚神経群に適用し、単離したmRNAを用いてマイクロアレイ解析を行うことにより、感覚神経に発現する遺伝子群の同定に成功した。さらに、この方法を異なるイオンを受容する左右のASE感覚神経(それぞれ一個の神経細胞)に適用し、左右で非対称に発現する遺伝子の体系的な同定を試みた。mRNA tagging法でmRNAを単離後、RT-PCRで左右非対称に発現することのわかっている遺伝子のmRNAの回収量を調べた。その結果、ASER株由来mRNA:ASEL株由来mRNAでの量比に関して、右のASERで発現するgcy-5では5.4倍、左のASELで発現するgcy-6で10倍、gcy-7で91倍の濃縮が確認された。単離したmRNAをプローブに用いて、全ゲノムオリゴアレイにハイブリダイゼーションを行い、左右非対称に発現する多くの候補遺伝子を同定し、そのうち若干数については確かに左右非対称に発現することを確認した。