초록 ▼

연구의 목적 및 내용:
- 초파리 유충의 미각 시스템이라는 하나의 신경계 모델 시스템을 대상으로, 정보 획득, 획득된 정보의 취합, 취합된 정보를 통한 의사 결정, 결정에 따른 적합한 행동에 이르는 일련의 과정에 필요한 요소들-미각 수용체, 미각 신경세포, 신호전달계, 신경회로-을 종합적으로 파악함.
- 외부로부터 유입된 정보가 말초신경계 및 상위 중추신경계에서 해석되고 취합되는 과정에 대한 분자 신경유전학적 연구 기반을 확립함.
연구결과:
1) 행동양식 실험 시스템 확립
- 행동 유발 미각물질 발굴

연구의 목적 및 내용:
- 초파리 유충의 미각 시스템이라는 하나의 신경계 모델 시스템을 대상으로, 정보 획득, 획득된 정보의 취합, 취합된 정보를 통한 의사 결정, 결정에 따른 적합한 행동에 이르는 일련의 과정에 필요한 요소들-미각 수용체, 미각 신경세포, 신호전달계, 신경회로-을 종합적으로 파악함.
- 외부로부터 유입된 정보가 말초신경계 및 상위 중추신경계에서 해석되고 취합되는 과정에 대한 분자 신경유전학적 연구 기반을 확립함.
연구결과:
1) 행동양식 실험 시스템 확립
- 행동 유발 미각물질 발굴 - 25종의 bitter 물질들을 대상으로 회피행동 실험을 통해 미각신경세포 및 미각수용체 기능분석을 위한 연구자원 확보
- 기존의 bitter 물질들에서 후각과 미각을 기반으로 하는 차별적 물질을 발굴
- Feeding assay system을 확립하여, food의 선별 (choice)과 섭식 (feeding)에 차별적으로 작용하는 신경회로 발굴
2) 미각 신경세포 및 미각 수용체의 기능 연구
- Neurotoxin (TNT)을 이용한 특정한 미각 신경세포의 기능 분석을 통해 초파리 유충의 미각 신경세포간 기능적 보완성 확인
- 미각 수용체 유전자 RNAi line을 이용하여 특정 bitter chemical을 인식하는 미각 수용체의 기능 발굴
- 미각 수용체 유전자 4종에 대한 돌연변이를 제작하여 sugar, bitter 물질에 대한 개체 수준의 기능 분석
3) 미각 신경계 필수 요소 규명
- 후보 유전자 600 여 개에 대한 RNAi line screen 실시
- microRNA 과발현 시스템을 이용한 대규모 screen 시스템 확립
연구결과의 활용계획
- 초파리 유충의 미각 신경세포 및 미각수용체의 발현, 기능 지도를 작성하여 상위 신경전달에 대한 연구기반 확보
- 선택 (choice)과 섭식 (feeding)으로 이원화된 행동분석 실험 시스템을 확립함으로써 상호 보완적인 행동에 대한 차별적 신경회로 연구 제시
- 성체와 유충에서 차별적으로 기능하는 미각수용체 조합을 확인함으로써 발생 단계에 따른 미각 시스템 연구기반 확립
- 당 (sugar), high salt 등 다양한 미각 인식에 대한 자료 제시
- 바이오센서로서의 수용체 활용 가능성 제시

Abstract ▼

Purpose & contents:
We aim to identify molecular and cellular components required for chemosensation such as chemosensory receptors, chemosensory neurons, and the downstream signaling pathways, as well as elucidate the process starting from chemosensory perception and ending in a motor reaction

Purpose & contents:
We aim to identify molecular and cellular components required for chemosensation such as chemosensory receptors, chemosensory neurons, and the downstream signaling pathways, as well as elucidate the process starting from chemosensory perception and ending in a motor reaction. Drosophila melanogaster larvae are used as a simple model system to gain insight into these processes. Through these studies we aim to establish a molecular neurogenetic understanding of how external stimuli is perceived and processed in the peripheral and central nervous system.

Result:
1) Establishment of an experimental system to analyze behavior
- Identification of tastants that induce changes in behavior – Establishing research resources for functional study of gustatory neurons and gustatory receptors by testing 25 bitter substances for avoidance behavior.
- Identifying distinctive bitter substance(s) that play a role in olfaction and gustation.
- Establishing a feeding assay system, and using the system to identify the neuronal circuits that independently govern food choice and feeding.
2) Functional study of gustatory neurons and gustatory receptors
- Functional analysis of gustatory neurons using a neurotoxin (TNT) to examine the functional complementation between Drosophila larval gustatory neurons.
- Identification of the functions of gustatory receptors in perceiving specific bitter chemicals using gustatory receptor gene RNAi lines.
- Making mutants for 4 gustatory receptor genes to analyze the functions in sugar and bitter perception at the organism level.
3) Identification of essential factors in the gustatory neuronal network
- Screening RNAi lines of 600 candidate genes.
- Establishment of a large-scale screening system using microRNA overexpression.

Expected Contribution:
- Building an expression and functional map of gustatory neurons and gustatory receptors to establish the research resources to study higher neuronal transmission.
- Establish independent experimental behavior analysis systems to analyze choice and feeding, to study distinctive neuronal circuits that act in complementary behaviors.
- Identification of distinctive sets of gustatory receptors that function in the adult and larva to establish a research base to study the development of the gustatory system.
- Present data for various gustatory stimuli including sugar and high salt.
- Present the possibility of using chemoreceptors as biosensors.