線虫行動と感覚受容感度の関係理解を目的とした単一神経細胞の部位特異的情報処理解析

線虫嗅覚神経細胞AWCにおいてcGMPは重要な役割を担う。本研究ではイメージング手法を用いて、過去の遺伝学的手法では明らかにされていない実際のcGMP挙動を調べた。昨年度に、AWC末端の繊毛ではにおい刺激に対して一過的なcGMP減少を示す一方で、樹状突起と細胞体ではにおいにさらされている間cGMPが上昇することがわかった。本年度では、この部位特異的な応答を生むメカニズムとして、異なる2つのグアニル酸シクラーゼが重要な役割を持つことを明らかにした。また、繊毛のcGMP変化がにおい感受シグナルの上流に存在し、におい感受の感度を決めるのではないかという仮定から、様々な条件でのcGMP応答を調べた。条件の中で、特に短い時間でにおい刺激を切り替えた実験を行ったとき、繊毛のcGMP応答が段々と小さくなっていくことがわかった。刺激間の時間間隔によって応答の大きさが異なることも明らかとなり、cGMPレベルで慣れが生じることが明らかとなった。これまで、AWCの神経応答としてCa2+応答が代表的なものとして調べられてきた。しかしながら、その上流にあるcGMP応答を見ることにより、におい刺激に対して神経細胞がどの様な入力を受けるのか調べられるということを本研究は示した点で意義がある。また、こうしたcGMPの応答性は哺乳類の視細胞内の応答と相同性があり、今後AWCと視細胞、双方の機能を調べていく上で互いの知見を比較していくことが大切であることも示した点で重要である。一方で、行動と神経細胞の関係を明らかにする系については、さらに調整を行い系としての精度を上げることに成功した。先述した通り、cGMP応答がにおい刺激の時間間隔に依存することから、時間間隔を変えながら刺激を与えその際の行動を調べていくことで、今後はにおい感受の感度を行動レベルで明らかにしていくことができると考えている。

線虫嗅覚神経細胞AWCにおいてcGMPは重要な役割を担う。本研究ではイメージング手法を用いて、過去の遺伝学的手法では明らかにされていない実際のcGMP挙動を調べた。昨年度に、AWC末端の繊毛ではにおい刺激に対して一過的なcGMP減少を示す一方で、樹状突起と細胞体ではにおいにさらされている間cGMPが上昇することがわかった。本年度では、この部位特異的な応答を生むメカニズムとして、異なる2つのグアニル酸シクラーゼが重要な役割を持つことを明らかにした。また、繊毛のcGMP変化がにおい感受シグナルの上流に存在し、におい感受の感度を決めるのではないかという仮定から、様々な条件でのcGMP応答を調べた。条件の中で、特に短い時間でにおい刺激を切り替えた実験を行ったとき、繊毛のcGMP応答が段々と小さくなっていくことがわかった。刺激間の時間間隔によって応答の大きさが異なることも明らかとなり、cGMPレベルで慣れが生じることが明らかとなった。これまで、AWCの神経応答としてCa2+応答が代表的なものとして調べられてきた。しかしながら、その上流にあるcGMP応答を見ることにより、におい刺激に対して神経細胞がどの様な入力を受けるのか調べられるということを本研究は示した点で意義がある。また、こうしたcGMPの応答性は哺乳類の視細胞内の応答と相同性があり、今後AWCと視細胞、双方の機能を調べていく上で互いの知見を比較していくことが大切であることも示した点で重要である。一方で、行動と神経細胞の関係を明らかにする系については、さらに調整を行い系としての精度を上げることに成功した。先述した通り、cGMP応答がにおい刺激の時間間隔に依存することから、時間間隔を変えながら刺激を与えその際の行動を調べていくことで、今後はにおい感受の感度を行動レベルで明らかにしていくことができると考えている。