樹状突起パターンの多様性を生み出す転写調節システムの解明

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神経細胞の入力を担う樹状突起の形態は、神経細胞のクラスごとに非常に多様であり、入力情報の特異性に寄与する。ショウジョウバエ末梢神経系のdendritic arborization(da)neuronは樹状突起の分岐の複雑さと受容野の大きさに従ってクラスIからクラスIVに分類される。我々はこれまでに最も単純なクラスIで発現する転写調節因子Abrupt(Ab)と最も複雑なクラスIVで発現する転写調節因子Knot (Kn)が、それぞれのクラスに特徴的な樹状突起パターンの形成を担うことを明らかにした。KnとAbが、どのような遺伝子の発現を調節することで、クラスに固有の突起パターンを形作るのかを明らかにするために、生体内での転写因子結合部位を同定するDNA adenine methyltransferase identification(DamID)法を用いて、下流遺伝子の網羅的探索を行った。DamlD法によるAbあるいはKnの結合部位情報から、さらに、da neuronで転写調節を受ける遺伝子を同定する目的で、幼虫において全てのda neuronでAbあるいはKnを強制発現させた後、そのda neuronを磁性ビーズによって単離してRNAを回収し、発現マイクロアレイ解析を行って、発現プロファイルをコントロールと比較した。DamIDと発現マイクロアレイ解析で抽出した遺伝子のうち約100遺伝子に着目し、RNAiを用いた機能喪失実験を行った。約30の遺伝子にクラス1あるいはIVでの表現型が観察された。現在、それらの遺伝子のより詳細な機能の解析を行っている。今後、AbやKnの標的遺伝子が樹状突起形態形成のどのような側面を担うことで、クラスに特徴的な樹状突起を形作るのか、分子的なメカニズムを解明したい。