性ホルモンに依存しない性差構築の分子基盤

• 研究領域: 性差構築の分子基盤
• 研究課題/領域番号: 25132702
• 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: 佐藤 耕世 東北大学, 生命科学研究科, 助教 (40451611)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円); 2014年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円); 2013年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
• キーワード: 脳 / 神経 / 性差 / ショウジョウバエ / 性行動 / クロマチン / ユビキチン / 転写因子 / ユビキチン化

研究実績の概要

1. ショウジョウバエ脳神経系の性決定遺伝子fruitless（fru）に着目して、この遺伝子から産生される転写因子Fruが、fru発現ニューロンの一群に雄の特徴を形成し、それによって雄の性行動を形作る機構の一端を、分子及び細胞の視点から解明した。昨年度までに、fruと遺伝学的に相互作用する遺伝子としてlolaを特定しており、この遺伝子から産生されるスプライシング派生体の一つ（Lola29M）がFruタンパク質のバインディングパートナーとして働き、fru発現神経クラスターの一つ、mALを雄化することを示唆する結果を得ている。一方、本年度は、Fruが産生されない雌の脳神経系において、Lola29Mの切断によって雌特異的に産生される、N末端側の構造を欠く小さい産物（Lola29F）に着目し、その機能を解析した。Lola29Fを雄のfru発現神経クラスターに異所的に発現させたところ、当該ニューロンが脱雄化（雌化）した。また、Lola29Fの産生は、Fruタンパク質を雌のfru発現ニューロンに異所発現させた場合に抑制された。Lola29Fはfru発現ニューロンを雌化する機能を有しており、雄ではFruがLola29Mに物理的に結合することによってその産生を抑制し、それによってニューロンを雄化することが示唆された。転写因子Fruが、転写制御以外の機能を持つことを示唆する初めての結果である。
2. 上記の仕組みによって細胞自律的に性運命を指定されたニューロンが、性に特有の神経突起を形成する際の細胞間相互作用についても解析した。食道下神経節（性フェロモンの受容に関わる部位）に雄特有の神経突起をもつ三つのfru発現クラスター（mAL、mcAL、vAB3）に着目して、それぞれの神経クラスターを異なる蛍光物質で標識するBrainbowシステムを用いて、当該神経クラスターが相互に神経突起を誘導し合うことが示唆された。細胞自律的に細胞の性が決まるとされる昆虫類において、細胞非自律的なプロセスの関与を示唆する初めての結果である。

現在までの達成度 (段落)

26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

26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] A fruitless upstream region that defines the species specificity in the male-specific muscle patterning in Drosophila. (2014)
  • 著者名/発表者名: Takayanagi, S., Toba, G., Lukacsovich, T., Ote, M., Sato, K., and Yamamoto, D.
  • 雑誌名: J. Neurogenet. 巻: 29 号: 1 ページ: 23-29
  • DOI: 10.3109/01677063.2014.983101
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The Drosophila Lingerer protein cooperates with Orb2 in long-term memory formation. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kimura, S., Sakakibara, Y., Sato, K., Ote, M., Ito, H., Koganezawa, M., and Yamamoto, D.
  • 雑誌名: J. Neurogenet. 巻: 29 号: 1 ページ: 8-17
  • DOI: 10.3109/01677063.2014.917644
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] An epigenetic switch of the brain sex as a basis of gendered behavior in Drosophila. (2014)
  • 著者名/発表者名: Sato K. and Yamamoto D.
  • 雑誌名: Advances in Genetics 巻: 86 ページ: 45-63
  • DOI: 10.1016/b978-0-12-800222-3.00003-6
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 「越境する性」の生物学 (Biological bases for typical and atypical gendered behaviors) (2014)
  • 著者名/発表者名: 山元大輔, 佐藤耕世
  • 雑誌名: 岩波 科学 巻: 84 (7) ページ: 736-744
• [雑誌論文] The Drosophila Lingerer protein cooperates with Orb2 in long-term memory formation. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kimura S., Sakakibara Y., Sato K., Ote M., Ito H., Koganezawa M. and Yamamoto D.
  • 雑誌名: Journal of Neurogenetics 巻: accepted
• [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] The female brain and the male brain. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto D., Sato K.
  • 雑誌名: Brain and Nerve 巻: 65 (10) ページ: 1147-1158
  • NAID: 40019825578
• [学会発表] Trf2 may act as a co-factor of Fruitless, a neural masculinizing factor. (2014)
  • 著者名/発表者名: Chowdury ZS., Sato K. and Yamamoto D.
  • 学会等名: The 2nd Taiwan-Tohoku University Neuroscience Workshop for Young Scientists
  • 発表場所: 宮城蔵王
  • 年月日: 2014-12-07 – 2014-12-11
• [学会発表] A possible involvement of non-cell-autonomous mechanism in shaping sexually dimorphic neuronal structures. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kato T., Sato K. and Yamamoto D.
  • 学会等名: The 2nd Taiwan-Tohoku University Neuroscience Workshop for Young Scientists
  • 発表場所: 宮城蔵王
  • 年月日: 2014-12-07 – 2014-12-11
• [学会発表] A genetic screen for Fru-target genes required for sexually-dimorphic projection patterning in Drosophila neurons. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ito H., Sato K., Kondo S. and Yamamoto D.
  • 学会等名: The 2nd Taiwan-Tohoku University Neuroscience Workshop for Young Scientists
  • 発表場所: 宮城蔵王
  • 年月日: 2014-12-07 – 2014-12-11
• [学会発表] Sex-specific functions of longitudinals lacking. (2014)
  • 著者名/発表者名: Sato K., Toba G., Ito H., Koganezawa M., Yamamoto D.
  • 学会等名: The 2nd Taiwan-Tohoku University Neuroscience Workshop for Young Scientists
  • 発表場所: 宮城蔵王
  • 年月日: 2014-12-07 – 2014-12-11
• [学会発表] ショウジョウバエ脳神経系の雄化因子Fruitlessがもつ転写調節以外の機能 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤耕世, 鳥羽岳太, 伊藤弘樹, 小金澤雅之, 山元大輔
  • 学会等名: 新学術領域研究「性差構築の分子基盤」第6回領域会議
  • 発表場所: 浜松
  • 年月日: 2014-10-09 – 2014-10-11
• [学会発表] A potential non-transcriptional role of Fruitless that specifies neuronal sex-types and fly sexual orientation. (2014)
  • 著者名/発表者名: Sato K., Toba G., Ito H., Koganezawa M., Yamamoto D.
  • 学会等名: 日本動物学会第85回大会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-14
• [学会発表] A possible role for the CPEB-interacting protein in the long-term memory formation explored in Drosophila melanogaster. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kimura S., Sunouchi K., Sato K., Ito H., Nomoto S., Sakakibara Y. and Yamamoto D.
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸
• [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., Yamamoto D.
  • 学会等名: 2013 CSHL Meeting on Neurobiology of Drosophila
  • 発表場所: NY, U.S.A.
• [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: Asia-Pacific Drosophila Research Conference 2013
  • 発表場所: Seoul, Korea
• [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: NIH-Tohoku University-JSPS Symposium
  • 発表場所: 仙台
• [備考] 東北大学大学院生命科学研究科脳機能遺伝分野（山元大輔研究室）
  • URL: http://www.biology.tohoku.ac.jp/lab-www/yamamoto_lab/
• [備考] Kosei Sato Web Page
  • URL: https://sites.google.com/site/koseisato777/top-page
• [備考] 東北大学大学院生命科学研究科脳機能遺伝分野
  • URL: http://www.biology.tohoku.ac.jp/lab-www/yamamoto_lab/
• [備考] Kosei Sato Web Page
  • URL: https://sites.google.com/site/koseisato777/