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嗅覚受容体遺伝子の発現制御と嗅神経細胞の軸索投射機構の解明

阐明嗅觉受体基因表达调控及嗅觉神经元轴突投射机制

基本信息

批准号：
04J11032
负责人：
宮道和成
金额：
$ 1.22万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では哺乳類の高度な匂い識別を支える嗅球における匂い情報の二次元展開、特にその基礎となる糸球形成の分子基盤について解析した。匂い受容を担当する個々の嗅細胞は、1000種類を超える嗅覚受容体(odorant receptor : OR)遺伝子の中から一種類を相互排他的に発現しており、同種のORを発現する嗅細胞は嗅球の特定の位置に軸索を収斂させ糸球体を形成する。これは発現する嗅覚受容体の種類に依存して嗅細胞の軸索が分類され、整然とした神経回路を形成する過程であり、脳における特異的な神経接続の機構を研究する上で優れたモデルと考えられる。本研究では、ORの種類に相関して発現制御されるような細胞接着分子が存在するのかどうかを検証した。この目的の為に殆どの嗅細胞が特定のORを発現するようなトランスジェニックマウスを作成し、その嗅上皮における細胞接着分子の発現プロファイルに偏りがないかを解析した。その結果、免疫グロブリンファミリーに属する細胞接着分子Kirrel-2とKirrel-3の転写レベルでの発現量がORの種類に依存して制御されていることが示された。興味深いことに、Kirrel-2とKirrel-3の転写量はそれぞれ相補的な関係にあり、一方の発現量が高い細胞では他方の発現量は低く制御されていた。神経活動の発生が抑制された変異体マウスの解析からOR分子を介する神経活動が、細胞接着分子の転写量の制御に関与することが明らかとなった。更にトランスジェニックマウスを用いた強制発現実験から、Kirrel-2とKirrel-3は共に嗅細胞の軸索を束ねる過程に関与することが示唆された。これらの結果を踏まえて私は、神経活動が細胞接着分子の発現制御を介して軸索の化学親和性(chemoaffinity)の制御に関与し、これがORの種類に依存した軸索の分類に貢献しているのではないかと提唱したい。

This study focuses on the analysis of the molecular basis for the formation of the olfactory bulb and the development of the information in the olfactory bulb. The olfactory cells responsible for the olfactory receptors have more than 1000 species of odorant receptor (OR) receptors, and one species of OR receptors is exclusive to the other. The olfactory cells form axons and spheres at specific locations in the olfactory bulb. Depending on the type of olfactory receptor, the axons of olfactory cells are classified, integrated and the formation of neural circuits is studied. The present study is aimed at demonstrating the existence of cell adhesion molecules in relation to the type of OR The purpose of this study is to analyze the expression of cell adhesion molecules in the olfactory epithelium and the formation of specific ORs in the olfactory epithelium. As a result, the expression of cell adhesion molecules Kirrel-2 and Kirrel-3 depends on the type of OR and the type of control. In addition, Kirrel-2 and Kirrel-3 have a high level of activity and a low level of activity. Inhibition of neuronal activity is mediated by the analysis of heterogeneic molecules and the regulation of cellular adhesion molecules. In addition, Kirrel-2 and Kirrel-3 are involved in the process of axonal bundle of olfactory cells. The results of this study are related to the regulation of cell adhesion molecules by neuronal activity and the regulation of chemoaffinity of axons, which is dependent on the type of OR and the classification of axons.