神経科学：細胞表面タンパク質の組み合わせ符号の変更による嗅覚回路の再配線

脳の正常な機能には、発達の際の神経回路の正確な集成が必要である。軸索をその標的に導くことを助ける多くの細胞表面タンパク質（CSP）が特定されているが、複数種のCSPがどのように協働して機能的な回路を集成するかはほとんど分かっていない。今回我々は、この問題に取り組むために、ショウジョウバエ（Drosophila）の嗅覚回路でのシナプス結合相手のマッチングを用いた。雄同士の求愛行動を抑制する雄性フェロモンを感知する、あるタイプの嗅覚受容器ニューロン（ORN）において、差次的に発現しているCSPの組み合わせを系統的に変化させることにより、そのニューロンの結合を、本来のシナプス後投射ニューロン（PN）から求愛行動を促す新たなPNタイプへとほぼ完全に切替えることができた。この切り替え実験から、我々は、本来の相手間の誘引と誤った相手間の反発の両方を仲介する組み合わせ符号を導き出した。この解剖学的な切り替えは、新たなPN結合相手のにおい応答を変化させ、雄同士の求愛行動を顕著に増加させた。我々は、この再配線から3つの操作戦略（古い相手に対する反発を高める、新しい相手に対する反発を弱める、新しい相手とのマッチングの誘引を増加させる）を一般化して、第二のORNタイプを複数の別のタイプのPNにつなぎ変えることに成功した。本研究は、少数のCSPセットを操作するだけで、シナプス結合を再指定するのに十分であることを示しており、回路の結合の変化を通じて神経系が進化する仕組みを調べる道を開くものである。

目次へ戻る