線虫の温度受容細胞AFDニューロンにおける記憶形成分子メカニズムの解明

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線虫C. elegansにおいて、記憶と学習を観察できるシンプルな実験系として、温度学習行動があげられる。温度学習行動とは、一定の温度で、餌の存在する条件で飼育された個体が、温度勾配上で、過去に体験した餌の存在した飼育温度へ移動する行動である。この学習行動をつかさどる神経回路が同定されており、その回路の最も上流に位置するのが、温度受容細胞であるAFDニューロンおよびAWCニューロンである。特に主要な温度受容を担うAFDニューロンは、温度受容だけでなく、温度記憶形成という機能も持ち合わせていることが示されており、このような多機能性の細胞を解析することは、記憶・学習の成立機構を明らかにするうえで非常に重要であると考えられる。本研究において、線虫C. elegansの温度受容細胞AFDニューロンの初代培養系を構築し、AFDニューロンが、他の神経細胞と神経接続を形成していない条件下においても、過去の培養温度依存的に温度応答を行うことを示した。この結果は、AFDニューロン内に細胞自律的な温度記憶メカニズムが存在し、AFDニューロンが単一神経細胞記憶を行う細胞である事を強く指示するものである。次に、AFDニューロンの記憶形成に関与する遺伝子の同定を目的として、哺乳類やショウジョウバエ、アメフラシなどにおいて、長期記憶の形成、維持に深く関与することが知られている遺伝子の線虫ホモログ遺伝子の変異体について解析を行った。これらの変異体のAFDニューロンにおける温度記憶をカルシウムイメージングで検証したところ、一部の変異体において、野生株とは異なる異常な温度応答が観察された。さらには、これらの遺伝子がコードするタンパク質と相互作用する分子の探索を行い、無脊椎動物からヒトを含む哺乳動物に至るまで多くの生物種において保存されたタンパク質をインタラクターとして同定した。本研究において、これらの分子が機能する分子経路について解析を行うことで、生物種を超えて保存された記憶メカニズムの解明に多大な貢献を果たすものと期待される。