種間雑種の行動を規定するゲノム・遺伝子相関の解明

• 研究領域: ゲノム・遺伝子相関：新しい遺伝学分野の創成
• 研究課題/領域番号: 24113502
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 山元 大輔 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (50318812)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 22,620千円 (直接経費: 17,400千円、間接経費: 5,220千円); 2013年度: 11,310千円 (直接経費: 8,700千円、間接経費: 2,610千円); 2012年度: 11,310千円 (直接経費: 8,700千円、間接経費: 2,610千円)
• キーワード: 脳・神経 / 発生・分化 / 遺伝学 / 遺伝子 / 細胞・組織

研究概要

生物の多様性は盛んな種分化の反映であり、種分化は祖先種と遺伝子交流を持たない新たな集団の生成を意味する。種分化は新旧の二つのゲノムの相克のうちに進行し、それぞれのゲノムを構成する多彩な遺伝子間の協調的変化に依存する。本研究は、接合子の発生を阻む機構、すなわち交尾後生殖隔離とは別に、交配そのものを回避する交尾前生殖隔離の成立が種分化の開始に大きく寄与するとの仮説に基づき、種の分裂に際して配偶者選択に関わる遺伝子群とその働く場である細胞群、特にニューロン集団に何が起こり、どのようにしてその変化が保持されてゆくのかを解明しようとするものである。具体的には、遺伝学のモデル生物であるDrosophila melanogasterとその同胞種、D. simulansを用い、それらの種間雑種個体がmelanogaster、simulansに対して示す配偶者選択を解析するとともに、種特異的行動特性を規定するニューロンと回路を、雑種個体と母種との比較により特定することを目指している。これまでに行動レベルでは、melanogaster雄はmelanogasterとsimulans双方の雌に強く求愛し、simulans雄はほとんどもっぱらsimulansの雌を選んで求愛すること、melanogaster―simulansの種間雑種雄はsimulansの雌を好んで求愛することが明らかとなった。そしてsimulans雄や種間雑種雄がmelangasterの雌を避ける大きな要因として、体表の炭化水素の成分（フェロモンとして働く）の特性があることも確かめた。即ち、simulansが欠きmelanogasterの雌が多量に持つ7,11-Heptacosadieneが忌避因子となっていたのである。さらに神経細胞レベルでは、前肢のフェロモン受容感覚ニューロンのうち特定の細胞の存否に、母種と種間雑種個体で差のあることが判明した。

現在までの達成度 (区分)

理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Neuroethology of male courtship in Drosophila: from the gene to behavior. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto D., Sato K., and Koganezawa M.
  • 雑誌名: J. Comp. Physiol. A. 巻: 200 号: 4 ページ: 251-264
  • DOI: 10.1007/s00359-014-0891-5
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Btk29A promotes Wnt4 signaling in the niche to terminate germ cell proliferation in Drosophila. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hamada-Kawaguchi, N., Nore, B. F., Kuwada, Y., Smith, C. I. and Yamamoto, D.
  • 雑誌名: Science 巻: 343 号: 6168 ページ: 294-297
  • DOI: 10.1126/science.1244512
  • 査読あり
• [雑誌論文] チロシンキナーゼBtk２９はショウジョウバエの卵巣のニッチにおいてWntシグナル伝達系を増強することにより生殖幹細胞の増殖を停止させる. (2013)
  • 著者名/発表者名: 濵田（川口）典子, 山元大輔.
  • 雑誌名: ライフサイエンス新着論文レビュー 巻: -
• [雑誌論文] Select interneuron clusters determine female sexual receptivity in Drosophila. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sakurai, A., Koganezawa, M., Yasunaga, K., Emoto, K. and Yamamoto, D.
  • 雑誌名: Nat. Commun. 巻: 4 号: 1 ページ: 1825-1833
  • DOI: 10.1038/ncomms2837
  • 査読あり
• [雑誌論文] 雌型脳と雄型脳. (2013)
  • 著者名/発表者名: 山元大輔, 佐藤耕世.
  • 雑誌名: Brain and Nerve 巻: 65 ページ: 1147-1158
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genes and circuits of courtship behavior in Drosophila males. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, D. and Koganezawa, M.
  • 雑誌名: Nat. Rev. Neurosci. 巻: 14 号: 10 ページ: 681-692
  • DOI: 10.1038/nrn3567
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genetic and neural bases for species-specific behavior in Drosophila species. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, D. and Ishikawa, Y.
  • 雑誌名: J. Neurogenet. 巻: 27 号: 3 ページ: 130-142
  • DOI: 10.3109/01677063.2013.800060
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sex-switching of the Drosophila brain by two antagonistic chromatin factors. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ito, H., Sato, K. and Yamamoto, D.
  • 雑誌名: Fly 巻: 7 号: 2 ページ: 87-91
  • DOI: 10.4161/fly.24018
  • 査読あり
• [雑誌論文] 遺伝子、脳、そして恋愛. (2013)
  • 著者名/発表者名: 山元大輔.
  • 雑誌名: まなびの杜 巻: 65 ページ: 5-5
• [雑誌論文] 性行動の違いを生み出す分子機構. (2013)
  • 著者名/発表者名: 伊藤弘樹, 山元大輔.
  • 雑誌名: 化学と生物 巻: 51 ページ: 686-692
  • NAID: 130004697207
  • 査読あり
• [雑誌論文] Differential evolutionary wiring of the tyrosine kinase Btk. (2012)
  • 著者名/発表者名: Nawaz, H. M., Kylsten, P., Hamada, N., Yamamoto, D., Smith, C. I. E., Lindvall, J.M.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 7 号: 5 ページ: e35640-e35640
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0035640
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fruitless recruits two antagonistic chromatin factors to establish single-neuron sexual dimorphism. (2012)
  • 著者名/発表者名: Ito, H., Sato, K., Koganezawa, M., Ote, M., Matsumoto, K., Hama, C., Yamamoto, D.
  • 雑誌名: Cell 巻: 149 号: 6 ページ: 1327-1338
  • DOI: 10.1016/j.cell.2012.04.025
  • 査読あり
• [学会発表] Drosophila属非モデル種におけるCRISPR/Cas9システムを用いたゲノム編集. (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中良弥, 鳥羽岳太, 山元大輔.
  • 学会等名: 平成26年度蚕糸・昆虫機能利用学術講演会
  • 発表場所: 日本大学生物資源科学部, 藤沢, 神奈川
• [学会発表] 遺伝子とニューロンから行動の性差を理解するーショウジョウバエでわかったことー (2013)
  • 著者名/発表者名: 山元大輔
  • 学会等名: 第９０回日本生理学会大会シンポジウム４８
  • 発表場所: タワーホール船堀、東京
  • 年月日: 2013-03-27
  • 招待講演
• [学会発表] Non-cell-autonomous mechanism generates sexually dimorphic neuronal structures in the Drosophila brain. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kato, T., Sato, K., Yamamoto, D.
  • 学会等名: The 4th UCL-Tohoku University Symposium
  • 発表場所: London, UK
  • 年月日: 2013-02-21
• [学会発表] 性行動を生み出す脳と遺伝子の仕組み. (2013)
  • 著者名/発表者名: 山元大輔.
  • 学会等名: 脳はおもしろい 新適塾
  • 発表場所: 豊中市, 大阪
  • 招待講演
• [学会発表] L-leucine添加によるオートファジー不全改善とcathepsin Dの関連. (2013)
  • 著者名/発表者名: 柳澤比呂子, 山元大輔, 河上江美子, 遠藤堅太郎, 小松雅明, 渡部和彦.
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド, 兵庫
• [学会発表] 拮抗的に働く2種類のクロマチン制御因子によってキイロショウジョウバエ脳の性差が形成される. (2013)
  • 著者名/発表者名: 伊藤弘樹, 佐藤耕世, 小金澤雅之, 大手学, 松本健, 浜千尋, 山元大輔.
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド, 兵庫
• [学会発表] Molecular neuroethology of Drosophila courtship: from the gene to behavior. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, D.
  • 学会等名: Academia Sinica（中央研究院）
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
• [学会発表] Improved GRASP with cell markers and recombination-based expression systems. (2013)
  • 著者名/発表者名: Toba, G., and Yamamoto, D.
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Laboratory Meeting, Neurobiology of Drosophila.
  • 発表場所: Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY. USA.
• [学会発表] Sex-specific functions of longitudinals lacking. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sato, K., Toba, G., Ito, H., Koganezawa, M. and Yamamoto, D.
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Laboratory Meeting, Neurobiology of Drosophila.
  • 発表場所: Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY. USA.
• [学会発表] ショウジョウバエの雄特異的行動を生み出すfruitless遺伝子とニューロンの性決定. (2013)
  • 著者名/発表者名: 山元大輔.
  • 学会等名: 日本動物学会 第84回年会
  • 発表場所: 岡山大学, 岡山
  • 招待講演
• [学会発表] ショウジョウバエの求愛/攻撃を制御する脳内fruitless発現ニューロン. (2013)
  • 著者名/発表者名: 小金澤雅之, 山元大輔.
  • 学会等名: 日本動物学会 第84回年会
  • 発表場所: 岡山大学, 岡山
• [学会発表] 雌キイロショウジョウバエの産卵管突き出し行動に関与するdsx発現ニューロン. (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤千晶, 小金澤雅之, 山元大輔, 木村賢一.
  • 学会等名: 日本動物学会 第84回年会
  • 発表場所: 岡山大学, 岡山
• [学会発表] ショウジョウバエの求愛と攻撃を制御するフェロモン感受性介在ニューロンの同定. (2013)
  • 著者名/発表者名: 小金澤雅之, 山元大輔.
  • 学会等名: 日本味と匂学会 第47回大会
  • 発表場所: 仙台市民会会館, 宮城
• [学会発表] 行動様式の性差を生み出す遺伝的プログラムと細胞間相互作用. (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤耕世, 加藤貴大, 鳥羽岳太, 伊藤弘樹, 小金澤雅之, 山元大輔.
  • 学会等名: 新学術領域「性差構築の分子基盤」第５回領域会議.
  • 発表場所: 虹の松原ホテル, 唐津市, 佐賀
• [学会発表] Molecular and cellular mechanisms generating sexual differences in neuronal structures and behavior of Drosophila. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sato, K., Kato, T., Toba, G., Ito, H., Koganezawa, M. and Yamamoto, D.
  • 学会等名: IDE（Intercalation, devlopment and evolution）研究会
  • 発表場所: 東京大学, 東京
• [学会発表] 強制活性化法を用いた求愛と攻撃を制御する中枢ニューロンの同定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小金澤雅之,山元大輔.
  • 学会等名: 平成25年度日本動物学会 東北支部大会
  • 発表場所: 秋田大学手形キャンパス・大学会館クレール，秋田
• [学会発表] The possible involvement of non-cell autonomous mechanism in the sex-specific neurite formation in Drosophila central neurons. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kato, T., Sato, K., Yamamoto, D.
  • 学会等名: Neuro 2013 Kyoto
  • 発表場所: 国立京都国際会館, 京都
• [学会発表] 種間雑種の行動を規定するゲノム・遺伝子相関の解明. (2013)
  • 著者名/発表者名: 山元大輔.
  • 学会等名: 平成25年度「ゲノム・遺伝子相関」班会議
  • 発表場所: ANAクラウンプラザホテル神戸, 兵庫
• [学会発表] Dynamic activities of interneurons that trigger male courtship revealed by in vivo calcium imaging in Drosophila. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kohatsu, S. and Yamamoto, D.
  • 学会等名: Cell Symposia: Genes, Circuits and Behavior.
  • 発表場所: Sheraton Centre Toronto Hotel, Toronto, Canada.
• [学会発表] A possible role of cell-cell interactions in shaping sexually dimorphic neuronal structures (2013)
  • 著者名/発表者名: Kato, T., Sato, K., Yamamoto, D.
  • 学会等名: 2nd Asia-Pacific Drosophila Research Conference (APDRC)
  • 発表場所: Seoul National University Korea
• [学会発表] Characterization of platonic, a Drosophila mutant defective in copulation. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yilmazer, Y., Toba, G. and Yamamoto, D.
  • 学会等名: 2nd Asia-Pacific Drosophila Research Conference (APDRC)
  • 発表場所: Seoul National University Korea
• [学会発表] A possible non-cell-autonomous mechanism that mediates the formation of sex differences in fruitless-expressing neurons. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kato, T., sato, K., Yamamoto, D.
  • 学会等名: NIH-Tohoku University- JSPS Symposium
  • 発表場所: Tohoku University, Miyagi
• [学会発表] genetic analysis of platonic, a Drosophila mutant defective in copulation. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yilmazer, Y., Toba, G., Yamamoto, D.
  • 学会等名: NIH-Tohoku University- JSPS Symposium
  • 発表場所: Tohoku University, Miyagi
• [学会発表] Molecular identification of the responsible gene for the Drosophila behavioral mutant platonic. (2012)
  • 著者名/発表者名: Biyik, Y., Toba, G., Yamamoto, D.
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡国際会議場、福岡
  • 年月日: 2012-12-11
• [学会発表] L-leucine付加によるオートファジー異常の改善 (2012)
  • 著者名/発表者名: 柳澤比呂子、山元大輔、三五一憲、渡部和彦
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡国際会議場、福岡
  • 年月日: 2012-12-11
• [学会発表] ショウジョウバエdve遺伝子エンハンサー応答細胞が制御するオスの求愛行動 (2012)
  • 著者名/発表者名: 坂田知葉、真鍋花帆、南竜之介、山元大輔、中越英樹
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡国際会議場、福岡
  • 年月日: 2012-12-11
• [学会発表] ショウジョウバエのクロマチン制御因子Zesteは変態時に起こる細胞死を組織に応じて正または負に制御する (2012)
  • 著者名/発表者名: 後藤貴章、佐藤耕世、伊藤弘樹、山元大輔
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡国際会議場、福岡
  • 年月日: 2012-12-11
• [学会発表] 種間雑種の求愛行動を規定するゲノム相互作用の解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 石川由希
  • 学会等名: 新学術領域「ゲノム・遺伝子相関」若手の会
  • 発表場所: エクシブ琵琶湖
  • 年月日: 2012-10-31
• [学会発表] Electrophysiological properties of Drosophila embryonic body-wall muscles and their synaptic regulation. (2012)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama, S., Yoshihara, M., Koganezawa, M., Yamamoto, D.
  • 学会等名: Japanese Drosophila Research Conference 2012
  • 発表場所: Jikei University School of Medicine
  • 年月日: 2012-10-13
• [学会発表] Idetification of neurons controlling female reproductive behavior in Drosophila. (2012)
  • 著者名/発表者名: Sato, C., Koganezawa, M., Yamamoto, D., Kimura, K.-I.
  • 学会等名: Japanese Drosophila Research Conference 2012
  • 発表場所: Jikei University School of Medicine
  • 年月日: 2012-10-13
• [学会発表] Functional dissection of neural circuitry generating Drosophila courtship song by intersectional approach. (2012)
  • 著者名/発表者名: Koganezawa, M., Yamamoto, D.
  • 学会等名: The 35th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
  • 発表場所: Nagoya Congress Center, Nagoya
  • 年月日: 2012-09-18
• [学会発表] ショウジョウバエdoublesex発現ニューロン群における性差－1．性差形成機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 木村賢一、佐藤千晶、小金澤雅之、山元大輔
  • 学会等名: 日本動物学会第83回大会
  • 発表場所: 大阪大学、豊中
  • 年月日: 2012-09-13
• [学会発表] ショウジョウバエdoublesex発現ニューロン群における性差－2．雌生殖行動の制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐藤千晶、小金澤雅之、山元大輔、木村賢一
  • 学会等名: 日本動物学会第83回大会
  • 発表場所: 大阪大学、豊中
  • 年月日: 2012-09-13
• [学会発表] ショウジョウバエ求愛歌を制御するfruitless/doublesex発現神経回路 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小金澤雅之、山元大輔
  • 学会等名: 日本動物学会第83回大会
  • 発表場所: 大阪大学、豊中
  • 年月日: 2012-09-13
• [学会発表] ショウジョウバエ種特異的求愛行動パターンを生み出すfru発現神経回路 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小金澤雅之、山元大輔
  • 学会等名: 平成24年度日本動物学会東北支部大会
  • 発表場所: 山形大学理学部
  • 年月日: 2012-07-21
• [学会発表] Male-specific interneurons responsive to courtship-triggering stimuli revealed by in vivo calcium imaging in Drosophila. (2012)
  • 著者名/発表者名: Kohatsu, S., Yamamoto, D.
  • 学会等名: The 34th Annual Meeting of the Japanese Society of Comparative Physiology and Biochemistry
  • 発表場所: Shonan Village Center, Kanagawa
  • 年月日: 2012-07-06
• [学会発表] Functional dissection of fru/dsx-expressing neural circuitry generating Drosophila courtship behavior. (2012)
  • 著者名/発表者名: Koganezawa, M., Yamamoto, D.
  • 学会等名: The 34th Annual Meeting of the Japanese Society of Comparative Physiology and Biochemistry
  • 発表場所: Shonan Village Center, Kanagawa
  • 年月日: 2012-07-06
• [学会発表] 種間雑種の行動を規定するゲノム・遺伝子相関 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山元大輔
  • 学会等名: 平成24年度新学術領域「ゲノム・遺伝子相関」班会議
  • 発表場所: メルパルク京都
  • 年月日: 2012-06-25
• [学会発表] Single-gene-single-neuron approach to Drosophila courtship behavior. (2012)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, D.
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Asia Conference: Invertebrate Neurobiology.
  • 発表場所: Suzhou, China.
  • 年月日: 2012-06-18
  • 招待講演
• [学会発表] Genetic and neurological basis of species specificity in Drosophila courtship behavior. (2012)
  • 著者名/発表者名: 石川由希
  • 学会等名: 第五回evo-devo青年の会
  • 発表場所: 基礎生物学研究所、岡崎
  • 年月日: 2012-06-16
• [学会発表] Neural basis for mating decision in female and male Drosophila melanogaster. (2012)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto D.,
  • 学会等名: The Neurobiology and Evolution of Insect Acoustic Communication. Janelia Campus Research Campus.
  • 発表場所: Janelia Campus Research Campus, Ashburn, VA, USA.
  • 年月日: 2012-05-14
  • 招待講演
• [図書] Pheromone Signaling (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, D., Kohatsu, S. and Koganezawa, M.
  • 総ページ数: 1068
  • 出版者: Humana Press, Springer
• [図書] 遺伝子と性行動 性差の生物学 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山元大輔
  • 総ページ数: 202
  • 出版者: 裳華房
• [図書] in vivo optical recording of brain interneuron activities from a Drosophila male on a treadmill. (2012)
  • 著者名/発表者名: Kohatsu, S., Koganezawa, M., Yamamoto, D.
  • 出版者: Humana Press Springer
• [図書] ショウジョウバエの転写因子Fruitlessに拮抗的に結合する２種類のクロマチン制御タンパク質のはたらきにより単一の性的二型ニューロンがつくられる (2012)
  • 著者名/発表者名: 伊藤弘樹、山元大輔
  • 総ページ数: 6
  • 出版者: ライフサイエンス新着論文レビュー
• [備考] 東北大 細胞の増殖にブレーキ、卵巣の腫瘍を防ぐ遺伝子メカニズムを解明(QLifePro)
  • URL: http://www.qlifepro.com/news/20140127/genetic-mechanisms-prevent-the-brake-ovarian-tumor-cell-proliferation.html
• [備考] 東北大、増殖にブレーキをかけ卵巣の腫瘍を防ぐ遺伝子の仕組みを解明（日経プレスリリース）
  • URL: http://release.nikkei.co.jp/detail.cfm?relID=353156&lindID=5
• [備考] 東北大、増殖に歯止めをかけて卵巣の腫瘍化を防ぐ仕組みを解明（マイナビニュース）
  • URL: http://news.mynavi.jp/news/2014/01/17/448/