運動学習時のＲＮＡ発現パターン動態変化の追跡と記憶形成メカニズムの解明

長期記憶の形成には新規の転写をはじめとする様々な遺伝子発現制御が必要であるが、その分子的作用機序は明らかにされていない。本研究では、記憶形成の分子的メカニズムを定量的に明らかにするため、運動学習に伴い変化する脳内のRNAの動態を解明することを目的とした。最終年度の本年度は、前年度までに確立した2光子顕微鏡を用いた生体脳RNAイメージング法に改良を加えて生体からの記録を進め、刺激に応じたRNAの挙動変化を追跡し神経細胞の活動との連関の解明を目指し研究を行った。生体脳において刺激に応じた核内RNAの構造（局在）変化を追跡するため、in vivoエレクトロポレーション法を用いて幼若マウスの大脳皮質にプローブを導入後、覚醒したマウスの大脳皮質を2光子顕微鏡下で観察しながら後肢を刺激し、刺激に応答して変化するRNAシグナルの観察を試みた。RNAの可視化に使用したプローブは、前年度までに使用していたプローブに加え、2光子励起に特化した色素を用いた改良型のプローブも併用し、イメージング手法の改良を行った。記録されたデータの解析から、後肢刺激後1時間以内に核内のRNAシグナルが増加することを見出した。次に、この核内シグナル増強が神経細胞の活動パターンと相関関係があるかを探索するため、蛍光カルシウムセンサータンパク質を発現する遺伝子改変マウスを用いて同様の実験を行い、神経細胞活動と遺伝子発現動態とを2色で同時記録することを試みた。現在は生体内における神経細胞活動と遺伝子発現の連関を解明するため、得られたデータの解析を進めている。

長期記憶の形成には新規の転写をはじめとする様々な遺伝子発現制御が必要であるが、その分子的作用機序は明らかにされていない。本研究では、記憶形成の分子的メカニズムを定量的に明らかにするため、運動学習に伴い変化する脳内のRNAの動態を解明することを目的とした。最終年度の本年度は、前年度までに確立した2光子顕微鏡を用いた生体脳RNAイメージング法に改良を加えて生体からの記録を進め、刺激に応じたRNAの挙動変化を追跡し神経細胞の活動との連関の解明を目指し研究を行った。生体脳において刺激に応じた核内RNAの構造（局在）変化を追跡するため、in vivoエレクトロポレーション法を用いて幼若マウスの大脳皮質にプローブを導入後、覚醒したマウスの大脳皮質を2光子顕微鏡下で観察しながら後肢を刺激し、刺激に応答して変化するRNAシグナルの観察を試みた。RNAの可視化に使用したプローブは、前年度までに使用していたプローブに加え、2光子励起に特化した色素を用いた改良型のプローブも併用し、イメージング手法の改良を行った。記録されたデータの解析から、後肢刺激後1時間以内に核内のRNAシグナルが増加することを見出した。次に、この核内シグナル増強が神経細胞の活動パターンと相関関係があるかを探索するため、蛍光カルシウムセンサータンパク質を発現する遺伝子改変マウスを用いて同様の実験を行い、神経細胞活動と遺伝子発現動態とを2色で同時記録することを試みた。現在は生体内における神経細胞活動と遺伝子発現の連関を解明するため、得られたデータの解析を進めている。