スパインにおける局所翻訳の網羅的解析による自閉症の病態解明

本研究では、神経細胞に存在する樹状突起において、翻訳されている最中のmRNAを一塩基レベルで、定量的かつゲノムワイドに明らかにすることを目指すとともに、当研究室で開発してきた自閉症モデルマウスを用いてスパインにおける局所翻訳の網羅的解析を行う。本年度は、昨年度の知見をさらに発展させ、哺乳動物細胞やマウス・ラット由来の神経細胞を用いて上記の網羅的翻訳解析の技術にさらに改良を加えた。その結果、神経細胞から各種RNAを抽出し、より少量の試料から高効率に次世代シーケンサーで配列解析を行うための高品質なライブラリーの作成法を確立させた。そのライブラリーを次世代シーケンサーで網羅的に解析したところ、これまでに単離した各試料に特殊なRNAが存在し、特異的な翻訳パターンに関する新規な知見を得た。また、本年度に、神経細胞における翻訳状態を詳しく解析するための様々なバイオインフォマッティクスのツールをさらに独自に開発した。それによって、細胞質やリボソーム内に存在する各種RNAに対して、リボソームの動きをモニターし、翻訳状態をより詳しく調べることが可能になった。さらに、神経機能を調べるために、再現性の高い、マウスの行動解析プロトコルを確立させ、そのマウスを用いて、どのように神経機能の変化によって翻訳状態が変わるかを調べるための行動・翻訳解析実験系を確立させた。これらの手法を自閉症モデルマウスに応用したところ、様々なレベルにおける翻訳状態の変化を明らかにした。

本研究では、神経細胞に存在する樹状突起において、翻訳されている最中のmRNAを一塩基レベルで、定量的かつゲノムワイドに明らかにすることを目指すとともに、当研究室で開発してきた自閉症モデルマウスを用いてスパインにおける局所翻訳の網羅的解析を行う。本年度は、昨年度の知見をさらに発展させ、哺乳動物細胞やマウス・ラット由来の神経細胞を用いて上記の網羅的翻訳解析の技術にさらに改良を加えた。その結果、神経細胞から各種RNAを抽出し、より少量の試料から高効率に次世代シーケンサーで配列解析を行うための高品質なライブラリーの作成法を確立させた。そのライブラリーを次世代シーケンサーで網羅的に解析したところ、これまでに単離した各試料に特殊なRNAが存在し、特異的な翻訳パターンに関する新規な知見を得た。また、本年度に、神経細胞における翻訳状態を詳しく解析するための様々なバイオインフォマッティクスのツールをさらに独自に開発した。それによって、細胞質やリボソーム内に存在する各種RNAに対して、リボソームの動きをモニターし、翻訳状態をより詳しく調べることが可能になった。さらに、神経機能を調べるために、再現性の高い、マウスの行動解析プロトコルを確立させ、そのマウスを用いて、どのように神経機能の変化によって翻訳状態が変わるかを調べるための行動・翻訳解析実験系を確立させた。これらの手法を自閉症モデルマウスに応用したところ、様々なレベルにおける翻訳状態の変化を明らかにした。