線虫の低温馴化の神経回路における「ぶり返し時間差反応」の光遺伝学解析

点击翻译按钮获取中文摘要

温度変化は生物の生存・繁栄に密接に関わる。線虫Caenorhabditis elegansでは温度変化への応答として温度馴化現象がみられる。C. elegansは25℃飼育後に２℃に置くと死滅するが、25℃飼育後に15℃を3時間以上経験すると2℃でも生存できるようになる。この温度馴化現象を指標に温度応答の神経回路の解析を進めたところ、頭部の感覚ニューロンと尾部の介在ニューロン、そして頭部の介在ニューロンで構成される神経回路が温度馴化の促進に寄与することが示唆された。これまでに温度刺激下で上流の温度受容ニューロンから下流の介在ニューロンに実際に情報伝達が行われているのかを、ニューロンの細胞体内カルシウムイオン濃度の増減を指標に明らかにした。その中で、ASJ温度受容ニューロンの温度応答性が低下しているtax-4変異体において、尾部介在ニューロンPVQのの神経活動が低下しており、TAX-4をASJで細胞特異的に回復させることでその異常が回復する結果が得られていた。当該年度においては、これまでに低温耐性にかかわるASJ以外の温度受容ニューロンであるADLの温度受容能が低下しているTRPチャネルの変異体をそれぞれ用いて、PVQ介在ニューロンの神経活動をカルシウムイメージングで解析した、その結果、ADLからの温度情報はPVQには大きな影響を与えていなかった。さらに、これまでの解析から見つかってきた、低温馴化に異常が見られた神経伝達物質(グルタミン酸)やその受容体の変異体をもちいて、温度刺激を与えた際の低温馴化の神経回路のカルシウムイメージングを行い、低温馴化の神経回路における神経伝達物質として主にグルタミン酸が機能していることが示唆された。