神経細胞のSingle-cell patterningを制御する遺伝子の探索

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生体内での神経細胞の極性の誕生や、樹状突起の伸長・分岐形成の機構をin vivoで研究するモデル系として、ショウジョウバエ胚のmultiple dendrite neuron (md neuron)に着目した。md neuronは、複雑に分岐する樹状突起を細胞体あたり複数本発達させる。我々が同定した7回膜貫通型カドヘリンFlamingo(Fmi)は、md neuronの樹状突起の伸長調節において重要な働きをする。Fmiの神経系内での発現を調べると、md neuronで強く、分岐しない短い樹状突起を1本だけ発達させる神経細胞では弱い傾向がある。そこで、md neuronに比較的限局して発現する他の遺伝子を分離すれば、その中に樹状突起のパターン形成に関わる新しい遺伝子が同定できるのではないかと予想した。遣伝子探索の方法として、エンハンサートラップ法を採用した。約4,500株のトラップ系統を探索し、現在までに20以上の候補遺伝子を同定した。それぞれの遺伝子が期待する機能を担っているかどうかを、以下の方針に基づき検証中である。1)すでに突然変異が分離されている遺伝子については、緑色蛍光タンパク質をマーカーとするtransgeneと組み合わせ、md neuronの突起パターンを調べる。2)ホモ接合体が致死となるトラップ系統については、ホモ接合体内でのmd neuronの突起パターンを調べる。この手法により、樹状突起の伸長を負に制御する遺伝子が分離できた。この遺伝子はZinc++フィンガーモチーフを持つタンパク質をコードしていた。3)ヌル変異が分離されていなかったり、全くの新規の遺伝子については、2本鎖RNA干渉(Double-stranded RNA interference,RNAi)による遺伝子ノックアウトを計画しており、その手法の導入のための実験を進めている。