嗅覚系における神経回路形成の分子的基盤

嗅觉系统神经回路形成的分子基础

• 批准号: 12210042
• 负责人: 坪井 昭夫
• 金额: --
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (C)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12210042/
• 关键词: 嗅覚系; 神経回路形成; 嗅神経細胞; 神経軸索投射; 嗅覚受容体遺伝子; 遺伝子発現制御; トランスジェニックマウス; ノックインマウス

申請者らは、嗅細胞における嗅覚受容体遺伝子の相互排他的な発現、及びその発現に依存した嗅球への位置特異的な軸索投射の分子機構を解明する為、マウス14番染色体上に隣接して存在する、3つの相同性の高い嗅覚受容体遺伝子(MOR28-MOR10-MOR83)を同定し、それらの基礎的な解析を行ってきた(Tsuboi,et al.,J.Neurosci.,19,8409-8418,1999)。本研究において我々は、長年の懸案であったトランスジェニックマウスにおける嗅覚受容体遺伝子の発現系の確立を試み、YAC(yeast artificial chromosome)ベクターを用いる事により世界に先駆けて成功した。このトランスジェニックマウスにおいては、460kbのYACDNA上の嗅覚受容体遺伝子MOR28はlacZ遺伝子により標識されている。一方、外来性のMOR28遺伝子を発現する細胞と区別する為、ノックインの手法を用いて内在性のMOR28遺伝子がGFP遺伝子により標識されたマウスを作製した。これらを交配したマウスを解析した結果、(1)外来性及び内在性のMOR28遺伝子は個々の嗅細胞で相互排他的に発現すること、(2)それぞれの遺伝子を発現する嗅細胞の投射先は隣接しているが異なる糸球であること、(3)新生及び再生の過程において、嗅神経がそれそれに対応する独立した糸球を形成する為には、一定数以上の細胞が必要であることが明らかとなった。次に、lacZとGFPで別々に標識した2種類のMOR28遺伝子の発現を、トランスジェニック系で解析したところ、それぞれが異なる嗅細胞で相互排他的に発現することが示された。これは、同一の染色体部位に複数個導入された同じMOR28トランスジーンの間でも、相互排他的発現の見られることを実験的に示した最初の例として注目された(Reed,Nature Neurosci.,3,638-639,2000)。申請者らはまた、上述したノックインマウスの嗅上皮からGFP蛍光を指標にMOR28発現嗅細胞を単離し、その核に関してRNA-DNA FISH(fluorescent in situ hybridization)法を用いて解析することにより、これ迄提唱されていた嗅覚受容体遺伝子のmonoallelicな発現を、単一細胞レベルで初めて証明した。更に、嗅細胞の嗅球への軸索投射に関して、ノックインマウスとトランスジェニックマウスを用いて解析した結果、嗅覚受容体遺伝子の染色体上での位置、遺伝的多型、遺伝子標識の種類及び有無などが、軸索投射を規定するパラメーターになり得ることが示された。

Applicants have demonstrated the molecular mechanisms for the occurrence and dependence of mutually exclusive olfactory receptor genes on olfactory cells on the location-specific axonal projections of olfactory bulbs by identifying and analyzing the highly homologous olfactory receptor genes (MOR28-MOR10-MOR83) on chromosome 14 (Tsuboi,et al., J.Neurosci., 19,8409-8418,1999)。This study is aimed at establishing the development system of olfactory receptor gene, YAC(yeast artificial chromosome), and successfully developing the world's leading technology. The olfactory receptor gene MOR28 lacZ gene on the 460kb YAC DNA was identified. The expression of MOR28 gene in cells with a positive or negative phenotype is determined by the method of expression of MOR28 gene in cells with a positive or negative phenotype. The results of this mating analysis are: (1) Exogenous and intrinsic MOR28 genes are produced exclusively by olfactory cells;(2) Olfactory cell projections are produced by exogenous and intrinsic MOR28 genes;(3) Neogenesis and regeneration processes are produced independently by olfactory cells; More than a certain number of cells are necessary. Second, lacZ and GFP are identified as the two types of MOR28 gene expression, and the expression of MOR28 gene in different olfactory cells is analyzed and shown. The first example of this is Reed,Nature Neurosci. 3,638-639,2000)。The applicant has demonstrated that MOR28-producing olfactory cells are isolated from the olfactory epithelium, GFP, and fluorescence in situ hybridization (RNA-DNA FISH). In addition, the axonal projection of olfactory bulb of olfactory cell is related to the position of olfactory receptor gene on chromosome, polymorphism of gene, type and existence of gene marker, axonal projection regulation, and so on.

项目成果

Sengoku,S.: "Axonal projection of olfactory sensory neurons during the developmental and regeneration processes."Neuro Report. 12・5(in press). (2001)

Sengoku, S.：“发育和再生过程中嗅觉感觉神经元的轴突投射。”神经报告 12・5（出版中）。

Ishii,T.: "Monoallelic expression of the odourant receptor gene and axonal projection of olfactory sensory neurones."Genes to Cells. 6・1. 71-78 (2001)

Ishii, T.：“气味受体基因的单等位基因表达和嗅觉感觉神经元的轴突投射。”基因到细胞 71-78 (2001)。

Serizawa,S.: "Mutually exclusive expression of odorant receptor transgenes."Nature Neuroscience. 3・7. 687-693 (2000)

Serizawa, S.：“气味受体转基因的互斥表达”。《自然神经科学》3·7（2000）。