医療・健康
神経細胞のゲノム再構成が学習や記憶を制御する ～小脳における学習・記憶形成メカニズムの発見～
筑波大学 医学医療系 山田朋子助教らの研究グループは、ワシントン大学（米国）医学部のBonni博士らとの共同研究によって、学習や記憶の形成に関与する新たな遺伝子制御のメカニズムを明らかにしました。
本研究ではまず、進化的に保存された驚愕反射を用いて、マウスの小脳依存的な学習と記憶の行動実験を構築しました。そして光遺伝学やイメージング実験により、小脳のanterior dorsal cerebellar vermis (ADCV、前葉背側虫部)における顆粒細胞が、その学習と記憶に必要であることを見出しました。さらに、ADCVの顆粒細胞の遺伝子発現やゲノム状態、ヒストン修飾やゲノムの高次構造など、をシークエンス技術で解析したところ、マウスの小脳の顆粒細胞において、知覚経験によってゲノムの高次構造の再構成が促され、適切な遺伝子発現を誘導することを発見し、その遺伝子群の同定にも成功しました。
図 条件付け実験による知覚経験によってマウスの脳の神経細胞内ではゲノムの高次構造が再構成され、適切な遺伝子発現を誘導する。そしてそれらがマウスの学習と記憶を可能にする。
本研究ではまず、進化的に保存された驚愕反射を用いて、マウスの小脳依存的な学習と記憶の行動実験を構築しました。そして光遺伝学やイメージング実験により、小脳のanterior dorsal cerebellar vermis (ADCV、前葉背側虫部)における顆粒細胞が、その学習と記憶に必要であることを見出しました。さらに、ADCVの顆粒細胞の遺伝子発現やゲノム状態、ヒストン修飾やゲノムの高次構造など、をシークエンス技術で解析したところ、マウスの小脳の顆粒細胞において、知覚経験によってゲノムの高次構造の再構成が促され、適切な遺伝子発現を誘導することを発見し、その遺伝子群の同定にも成功しました。
図 条件付け実験による知覚経験によってマウスの脳の神経細胞内ではゲノムの高次構造が再構成され、適切な遺伝子発現を誘導する。そしてそれらがマウスの学習と記憶を可能にする。
