線虫から探る脳神経系の分子機構

摘要

ヒトを含めた動物は，外界や体内の環境変化を感覚神経細胞によって感知し，脳·中枢神経系の神経回路における情報処理を介して，体内の恒常性を維持し，行動を変化させることによって，環境変化に応答することができる.脳·神経系における神経回路を構成する神経細胞のシナプス局在化の分子機構を明らかにすることは，神経科学において重要課題の1つである.我々は，わずか302個の神経細胞から構成されるシンプルな神経回路を持つ線虫C. elegansをモデル動物として，この問題に取り組hでいる.線虫は，飼育された温度を記憶し， 温度勾配上で，飼育温度に移動するという行動を示す.この温度走性行動の分子行動遺伝学的な解析から，シナブスの局在には，イノシトールを介した分子経路が関与していることを明らかにした.イノシトールの合成に関与するInositol monophosphatase (IMPase)をコードする遺伝子の突然変異体では，温度走性行動が異常になるとともに，線虫の神経回路において中枢的な役割を持つ介在ニューロンのシナプス局在が異常であった.このIMPaseの突然変異体の行動異常とシナプス局在異常は，体外からイノシトールを投与することで回復した.また，IMPaseの阻害剤であり躁ぅつ病治療薬であるリチウムを野生型線虫に投与すると，温度走性異常とシナプス局在異常が誘発された.これらの結果から，シナプスの局在は，成虫期の神経系において可塑的制御を受けて積極的に維持されていることが示唆された.