サカナに逃げろ！と指令する神経細胞の分子メカニズムを解明 研究活動 | 研究／産学官連携

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逃 ！ 指 神経細胞 分子 解明

－個性的 神経細胞 方 理解 難聴治療 創薬標的 応用 期待－

概要

古屋大学大学院理学研究科生 理学専攻 研究 小田洋一教授 渡邉貴樹

等 大 音 逃 ！ 指 送 神経細胞 細胞

音 開始 伝え 機能 獲得 分子 解明

細胞 大 音 開始 回活動 単発発火 逃避運動

駆動させ 古く 知 い 特別 活動特性 発 過程や分

子 謎 今回研究 情報や発 過程 詳細

解析さ い 熱帯魚 利用 細胞 特別 特性 獲

得 過程 詳細 追う 成 発 段階 音 反応 始 時期 一

致 細胞 単発発火特性 獲得 明 分子

調 結果 ン 通 細胞膜 ン 質 _Kv1.1

結合 機能 調節 細胞内 ン 質 _Kv2補助

組 合わせ あ 見出

ン

○ 逃 ！ 指 神経細胞 細胞 回 活動

い特性 単発発火 逃避運動 駆動させ

○ 細胞 単発発火 聴覚 発 相関 作 明

○ 細胞 単発発火 作 _Kv1.1 結合

Kv_2^{補助 遺伝子 必要 あ 見出}

○ 単発発火 細胞 哺乳類や鳥類 聴覚系 一般的 存在 単発発火 異常 難聴 引 起 可能性 あ 今回注目 分子 難聴治療 創薬標的

い

背

脳 構成 神経細胞 ロン 活動電位 全 無 信号

出力 活動電位 入力 閾値 発生 軸索 伝

遠く あ 他 ロン 情報 伝え 役割 持 い 情報伝 え ロン 働 応 固有 発火特性 持 入力 対

活動電位 出力 ン 変え 個別 情報処理 い 活動電

位 細胞膜 存在 ン ン 通 孔 空い ン

質 働 作 知 い ン 作 遺伝子 非

常 多く 複数 組 合わせ 作 あ 固有 発火特性 遺伝子 組 合わせ 作 世界中 研究さ い

本研究 脊椎動物 生物 あ 小型魚類 後脳 存在

網様体脊髄路 ロン群 一 あ _M 細胞 着目 _M 細胞

入力量 いく 大 く 単発 活動電位 発生 い いう単発発火特性 示

M^{細胞 単発発火特性 大 音 開始 回 活動電位}

発生させ 逃避運動 素早く駆動させ 古く 知 い

特別 活動特性 発 過程や分子 明 さ

い せ

研究 内容

本研究 _M細胞 緑色蛍光 ン 質 _GFP 発現 ン

利用 _{in vivo} 生体内 ホ 記録法 _M細

胞 発火特性 発 過程 解析 成 図1 興味深い _M 細胞 発火

特性 発 初期 連続的 発火 発 発火頻度 減

少させ い 受精後 日 単発発火特性 獲得 見出 _M 細 胞 単発発火 獲得時期 面白い 聴覚入力 発 時期 一致 い 図 受精後 日 仔魚 音刺激 与え 全く逃 せ 受精後 日 音 反応

逃避運動 見 始 受精後 日 _100%音 反応 逃 う

明 い _M細胞 聴覚入力 発 依存 単発発

火特性 獲得さ 可能性 考え

単発発火特性 作 出 分子 迫 薬理学的 実験 行 結果 M 細胞 単発発火特性 ン 通 細胞膜 ン 質 あ 電位

依存性 阻害 あ 種 薬剤 与え 連続的 発火

示さ 薬剤 あ 電位依存性 Kv1

^及  ^{遺伝子群 発現解析 行い 形成}

 ^{う Kv1.1 遺伝子 M 細胞 発現 い 意外} Kv1.1 連続発火 発 初期 M 細胞 発現 い

遺伝子発現 単発発火 連続発火 い 作 出 説明

い 分 一方 結合 機能 調節 細胞内 ン

質 あ _ い Kv_2 単発発火 示 M細胞 発現 対 連続発火 発 初期 M細胞 発現 い い 明

卵母細胞 用い M 細胞 発現 い

組 合わせ 再構成 電気生理特性 調 結果 Kv1.1 共 Kv_2補助

共発現させ Kv1.1 電流量 増 示さ

い Kv_2 遺伝子 ン ン

ン M細胞 単発発火 連続発火 M

細胞 単発発火特性 獲得 Kv_2 必要 あ 示さ

結果 M細胞 発 初期 Kv1.1 発現させ

い 発 伴い遅 Kv_2補助 発現 Kv1.1

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電流量 増 させ 固有 単発発火特性 獲得さ 明 図

成果の意義

活動電位 発生 い ン 重要 あ 知 い

本研究 あ 固有 発火特性 形成 い ン 結合

補助 調節 わ 重要 あ 世界 初 示

分子 ロン う 個性 獲得

いう 考え い

単発発火特性 持 ロン 哺乳類や鳥類 聴覚系 存在 い 音 高 度 情報処理 重要 考え い 単発発火特性 異常 難聴 引 起 可能性 あ 今回注目 分子 難聴治療 創薬標的 う 期 待さ

論文名

“Coexpression of auxiliary Kv2 subunits with Kv1.1 channels is required for developmental acquisition of unique firing properties of zebrafish Mauthner cells”

Kv1.1 Kv_2^{補助 共発現}

細胞 特異的発火特性 発 伴う獲得 必要 あ

Takaki Watanabe, Takashi Shimazaki, Aoba Mishiro, Takako Suzuki, Hiromi Hirata, Masashi Tanimoto, and Yoichi Oda

渡邉貴樹_, 島崎宇 _, 青葉_, 鈴木貴子_, 平田 _, 谷本昌志 _& 小田洋一 掲載誌 Journal of Neurophysiology March 15, 2014: 1153-1164. 2014年 3 月 15 日掲載

参考図

図_{1 M}細胞 中央 左 一対あ 神経細胞 _GFP 発現 ン 受精後 日

図 _M細胞 単発発火特性 聴覚 発 相関 獲得さ

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図 _M細胞 単発発火特性 分子基盤 _{Kv1.1 Kv}β₂補助 わ 必要 あ