脳機能を生み出すゲノム情報発現の統合的理解を探る

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ショウジョウバエの嗅覚記憶はキノコ体と呼ばれる神経節で形成される。キノコ体形成に機能するWntシグナルおよび機能未知遺伝子の作用機序を解析した。さらに匂い記憶の半自動学習装置を作製し、効率の良い学習プロトコールを開発した。ショウジョウバエの視神経は視覚中枢のラミナ神経節およびメダラ神経節に投射する。ラミナ神経の分化は視神経の投射により供給されるヘッジホッグにより誘導される。シナプス前神経がシナプス後神経の発生を制御している。さらに5種のラミナ神経が、将来シナプスを形成することになる1セットの視神経軸索を包むように、ラミナカラムと呼ばれる構造を作る。この時、免疫グロプリンス-パ-ファミリーに属する分子がラミナ神経前駆細胞に発現誘導され、それの変異ではラミナカラムが形成されないことを見いだした。またこのファミリーに属する異なる分子が視神経軸索にも発現していることを見出し、その変異でも同様な表現型が観察されることからぐファミリー間での相互作用が想定される。メダラ神経は視覚葉の表面に存在する神経表皮に由来する。最内側に位置する神経表皮細胞がProneural遺伝子を発現し、その細胞は直ぐに神経芽細胞となる。これを時系列で追ってみると、最内側から始まるProneural遺伝子の発現は1細胞ずつ外側へ向がって神経表皮細胞列を上っていく。それは神経芽細胞を形成する波が規則正しく一方向に動いていく波のようあり、proneural waveと名付けた。さらにJAK/STAT信号系がproneural waveの進行を負に制御していることを見出した。本年度はPrdneural waveの分子実体がEGFシグナルであることを明らかにした。すなわちEGFシグナルが活性化されるとproneural遺伝子が活性化され、神経芽細胞に分化する。同時にRhomboid(不活性型Spitzリガンドを活性型する因子)が発現し、Spitzを活性型に変える。それにより次の神経表皮細胞が活性型Spitzを受け取り、proneural waveが進行していく。中枢の神経芽細胞が規則正しく形成されるメカニズムを明らかにした。