標的に応じて適切な大きさのシナプスを形成する仕組みの解明

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本研究ではショウジョウバエ幼虫の神経筋接合系を用い、遺伝情報に従って大まかなシナプス形成が行われた後、どのようにして標的細胞に合わせて適切な大きさのシナプスが形成されていくのか、その分子機構を解明することを目的として研究を進めている。そのために、一つの神経細胞が2つの大きさの異なる筋肉細胞にシナプスを形成している系に着目し標的細胞の大きさに合わせてシナプスを形成するメカニズムの解明を目指している。これまでの研究から、このメカニズムは外界にさらされていない胚の時期には存在せず、孵化後の活発な活動によって、スイッチオンされることが予想されたので、まず、感覚神経細胞の興奮を抑制することによって外界からの刺激を阻害したときに標的細胞の大きさに合わせてシナプスを形成するメカニズムはどのような影響を受けるか調べた。その結果、外界からの刺激を阻害すると、シナプスの大きさ自体は時間とともに成長することはできるが、同じ神経細胞が筋肉細胞の大きさに合わせた大きさのシナプスを形成することはできなくなっていることが明らかになった。つまり、シナプスが体の成長とともに成長するメカニズムと、標的細胞の大きさを正しく知ってバランスよくシナプスを形成するメカニズムを分離できる可能性が示唆された。さらに、成長にかかわると考えられているBMPシグナル系の因子の変異体において調べたところ、この因子はシナプスの成長には関与しているが、標的細胞に合わせたシナプス形成機構には関与していないことが明らかになった遺伝情報に従って大まかに形成された神経ネットワークが全体として正しく機能するようになる。ために、シナプス間でどのように情報をやり取りしながら、形成されていくのかという、非常に重要な脳の神経回路形成の素過程が明らかになるものと期待できる。