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oai:ir.soken.ac.jp:00001050 2023-06-20T15:49:49Z 2:430:21

A Comparative Analysis of Expression Patterns of occ1 mRNA in Mammalian Brains A Comparative Analysis of Expression Patterns of occ2 mRNA in Mammalian Brains 高畑, 亨タカハタ, トオル TAKAHATA, Toru 総合研究大学院大学博士（理学）霊長類の大脳皮質は、組織解剖学的・生理的に「領野」と呼ばれる機能構造に分かれており、視覚や聴覚の情報処理や運動プランの発動あるいはそれらの統合は、それぞれに特化した領域で行っていることが分かっている。しかし、その領野がどのような分子基盤によって発生し、どの程度生後の経験によって変化するのか、成熟した領野はそれぞれにどのような分子生物学的な特徴を持っているのか、さらには、いつどのようにして進化してきたのかといった問いに関しては、未だ情報は限られている。 　我々基礎生物学研究所脳生物学研究部門では、このような問いにアプローチするため、霊長類で領野特異的に発現する遺伝子の探索と、その解析を行ってきた。その結果、すでに数種の遺伝子に関して明らかな領野差があることを発見し、報告してきた。この発見は、成熟した大脳皮質の神経細胞が、領野ごとにheterogeneousであることを証明し、領野というものの意味や、生後発達・進化の解明において、さらなる手がかりを与えるものであると期待される。 　我々がすでに報告してきたもののひとつであるocc1は、マカクザルで、mRNAのレベルで他の領野より10倍以上多く視覚野に発現している。また、その発現は生後急速に増加し、視覚遮断によって低下することから、神経活動依存性であることが示唆されている。　霊長類は元来、視覚に頼った生活を送っており、その視覚野は、霊長類の他の感覚野、あるいは他の動物の視覚野に類をみないほど発達しており、構造も複雑で精緻なものとなつている。このことから私は、特徴的なocc1の発現パターンは、霊長類に特異的なものであるか、もしくはげっ歯類のバレル領域のように、発達した感覚野に特異的なものであるかも知れないという可能性に基づき、occ1の、大脳皮質におけるmRNAの発現パターンの種間比較解析を行った。 　まず、霊長類でのocc1mRNAの発現パターンをより詳しく知るため、double in situ hybridization法を用いて、マカクの大脳皮質で解析を行つた。その結果、マカクでのocc1mRNAの発現には2つの様式があることが明らかになった。一つは、VGLUT1陽性の興奮性細胞における発現で、一次視覚野で特に顕著であるが、二次視覚野、一次体性感覚野、一次聴覚野などにも発現しており、特に視床からの直接の投射を受ける、神経活動の若発な部位に局在していた。この一次視覚野の興奮性細胞における発現は、視覚遮断による影響を強く受け、その発現レベルが低下した。もう一つのocc1の発現様式は、GAD67 陽性、特にパルブアルブミン陽性の抑制性介在神経による発現で(どの領野にも見られ、一次視覚野においては視覚遮断における影響を受けなからた。 　次に、他の哺乳動物の大脳皮質で、occ1mRNAの発現パターンを調べた。新世界ザルであるマーモセットでは、マカクに比べてややその発現レベルは低いものの、視覚野に偏った。occ1の発現が観察された。しかし、マウスでは、大脳皮質における。occ1mRNAの発現レベルは全体に低く、また、ウサギやフェレットでは散発的に強い発現は見られるものの、それらは抑制性介在神経によるものであり、どの領野に限らず興奮性神経におけるもocc1の強い発現はほとんど観察されなかった。 一方で、脳幹、中脳、間脳、小脳などでは、どの種においても、occ1mRNAの強い発現が観察され、マカクとマウスでそのパターンを詳しく調べたところ、グルタミン酸性の感覚神経・運動神経の中継核に多いなど、共通する特徴を多く持っていることが明らかになった。 　さらに、マウスで、occ1の発現における、視覚遮断、聴覚遮断、嗅覚遮断の影響を、外側膝状体、蝸牛神経核、嗅球でそれぞれ調べたとこち、いずれもocc1mRNAの発現レベルに有意な変化は観察されなかった。 　これらのことから、哺乳動物の祖先種においても大脳皮質の抑制性介在神経および皮質下ではocc1を発現していたが、マカクの視覚野の興奮性細胞における神経活動依存的なocc1の発現は、霊長類の系統が分かれた後に獲得された発現様式であり、視覚に依存する霊長類の特徴の一つである可能性が示唆された。今後この遺伝子の発現パターンの意義、生理的役割を調べていくことにより、霊長類の大脳皮質の進化に関する理解がさらに深まるものと期待される。 　また、。occ1mRNAの発現は神経活動依存的であるだけでなく、明らかに遺伝的プログラムによって視覚野に多く発現するよう制御されており、その仕組みを明らかにしていくことで、領野の構築プランの全体像に近づくことができると考えられる。 application/pdf 総研大甲第908号 thesis 2005-09-30 application/pdf application/pdf https://ir.soken.ac.jp/record/1050/files/甲908_要旨.pdf https://ir.soken.ac.jp/record/1050/files/甲908_本文.pdf https://ir.soken.ac.jp/records/1050 eng