ショウジョウバエ視覚中枢をモデルとした脳形成分子メカニズムの解明

以果蝇视觉中枢为模型阐明大脑形成的分子机制

• 批准号: 04J10997
• 负责人: 梅津 大輝
• 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: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04J10997/
• 关键词: 視覚中枢; ショウジョウバエ; Hedgehog; Single-minded; lamina; RNA干渉

ショウジョウバエ視覚中枢の形成をモデルとして、中枢神経発生に必須な神経細胞間の相互作用について解析した。ショウジョウバエの複眼は約750個の個眼からなり、各々の個眼は空間的な配置を反映しつつ視覚中枢の最も表層に位置するlamina神経節へ投射する。Laminaの発生過程では各個眼から伸長した視神経軸索(R axon)が5つのlamina神経細胞を一列に従えたlamina columnと呼ばれる特徴的な構造を形成する。また、lamina神経細胞の増殖と分化にはR axonから供与されるHedgehog(Hh)が必要であり、R axonの投射依存的に発生が進むことが知られる。本研究では、モザイク解析により任意の遺伝子機能を欠失した細胞を作出し、lamina形成における細胞の挙動を詳細に解析した。Hhシグナル伝達系の必須因子であるsmoの機能欠失細胞はlamina columnに取り込まれないことから、Hhシグナルがlamina column形成に必須であることが示された。また、bHLH-PAS型の転写因子、Single-minded(Sim)はlamina神経細胞特異的に発現し、その発現はHhシグナルによって制御されていた。sim機能欠失細胞はsmo機能欠失細胞と同様の挙動を示し、sim変異体の脳ではlaminaは正常に形成されない。このことからsimはlamina column形成に必須の因子であることが示唆された。さらに、simの機能欠失はlamina神経細胞の分化マーカーの発現及び増殖には影響しないため、lamina columnへの移行に特異的に機能することが考えられる。以上から、laminaの形成にはR axonとlamina神経細胞間の相方向的な作用が協調的に働くことが必要であり、その過程でlamina神経細胞側に必須の因子としてsimが特異的な機能を担うことが示された。

It is necessary to analyze the interaction between nerve cells for the development of central nervous system. The compound eye of the robot has about 750 eyes, and the spatial configuration of each eye reflects the location of the outermost layer of the visual center, which is projected into the retina. During lamina development, each eye elongates and the optic axon forms a column of lamina cells with characteristic structures. The growth and differentiation of lamina cells are dependent on the growth and development of axon and Hedgehog(Hh). In this study, we analyzed in detail the cellular dynamics of any missing cell function, lamina formation, and apoptosis. The essential factors for the formation of the lamina column are: BHLH-PAS type transcription factor, Single-minded(Sim) and lamina-cell-specific gene expression, and HH-PAS gene expression control. Sim dysfunctional cells, smo dysfunctional cells, and lamina dysfunctional cells A necessary factor for the formation of a lamina column. In addition, the function of sim is not enough to affect the differentiation and proliferation of lamina cells. The above-mentioned lamina formation is related to the role of axon and lamina in the intercellular phase coordination. It is necessary for the lamina formation process to have specific functions.

项目成果

Highly ordered assembly of retinal axons and their synaptic partners is regulated by Hedgehog/Single-minded in Drosophila visual system

果蝇视觉系统中的刺猬/一心一意调节视网膜轴突及其突触伙伴的高度有序组装

• 发表时间: 2006
• 期刊: Development 133
• 作者: Umetsu;D.;Murakami S.;Sato;M.;Tabata;T.
• 通讯作者: T.

DWnt4 regulates the dorsoventral specificity of retinal projections in the Drosophila melanogaster visual system

• DOI: 10.1038/nn1604
• 发表时间: 2006-01-01
• 期刊: NATURE NEUROSCIENCE
• 影响因子: 25
• 作者: Sato, M;Umetsu, D;Tabata, T
• 通讯作者: Tabata, T

DPP signaling controls development of the lamina glia required for retinal axon targeting in the visual system of Drosophila

• DOI: 10.1242/dev.02040
• 发表时间: 2005-10
• 作者: S. Yoshida;L. Soustelle;A. Giangrande;Daiki Umetsu;S. Murakami;Tetsuo Yasugi;T. Awasaki;Kei Ito;Makoto Sato;T. Tabata