線虫におけるGタンパクを介した温度受容

宇宙空間に数多ある他の惑星と違い、地球に多様な生命が存在できるのは、生命活動に適したきわめて狭い範囲で温度が保たれているためである。温度はあらゆる生体反応に直接関与するため、環境中の温度を感知することは、全ての動物にとって非常に重要な能力である。本研究は、生命現象の観察に極めて適したモデル生物である線虫C.elegansの温度走性行動を用いて、Gタンパクαサブユニットを介した温度受容に関わる新規分子の同定、および機能の解析を目的としている。これまでの研究により温度走性に関与することが示唆されていた古典的MAPキナーゼシグナル伝達経路の変異体について、細胞特異的な回復実験と二重変異体の作成と変異体の行動解析を行った。また、神経回路レベルにおける感覚受容器から特定の神経細胞が司る行動までのシグナル処理機構の解析に、光遺伝学的手法を利用するため、これまで線虫への応用例が報告されていなかった、光刺激に応じて神経細胞の興奮を抑制する作用を持つ光駆動型プロトンポンプArch、ArchTを線虫に導入した系統を作成した。汎神経、体壁筋においてArch及びArchTを発現させた線虫に緑色光を照射し、移動運動を観察した結果、Arch及びArchTが線虫において有効に興奮性細胞抑制効果を持つことを初めて明らかにした。更に回路内の特定の神経細胞をArchによって抑制することで、線虫の特定の自律的な行動に選択的に影響を与えることに成功し、Archを用いることによって回路内の特定の神経細胞の活性を光遺伝学的に制御できることを明らかにした。

宇宙空間に数多ある他の惑星と違い、地球に多様な生命が存在できるのは、生命活動に適したきわめて狭い範囲で温度が保たれているためである。温度はあらゆる生体反応に直接関与するため、環境中の温度を感知することは、全ての動物にとって非常に重要な能力である。本研究は、生命現象の観察に極めて適したモデル生物である線虫C.elegansの温度走性行動を用いて、Gタンパクαサブユニットを介した温度受容に関わる新規分子の同定、および機能の解析を目的としている。これまでの研究により温度走性に関与することが示唆されていた古典的MAPキナーゼシグナル伝達経路の変異体について、細胞特異的な回復実験と二重変異体の作成と変異体の行動解析を行った。また、神経回路レベルにおける感覚受容器から特定の神経細胞が司る行動までのシグナル処理機構の解析に、光遺伝学的手法を利用するため、これまで線虫への応用例が報告されていなかった、光刺激に応じて神経細胞の興奮を抑制する作用を持つ光駆動型プロトンポンプArch、ArchTを線虫に導入した系統を作成した。汎神経、体壁筋においてArch及びArchTを発現させた線虫に緑色光を照射し、移動運動を観察した結果、Arch及びArchTが線虫において有効に興奮性細胞抑制効果を持つことを初めて明らかにした。更に回路内の特定の神経細胞をArchによって抑制することで、線虫の特定の自律的な行動に選択的に影響を与えることに成功し、Archを用いることによって回路内の特定の神経細胞の活性を光遺伝学的に制御できることを明らかにした。