キイロショウジョウバエの行動を制御する脳回路の構造と機能の解析

• Project/Area Number: 11168237
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Okazaki National Research Institutes
• Principal Investigator: 伊藤 啓 岡崎国立共同研究機構, 基礎生物学研究所, 助手 (00311192)
• Project Period (FY): 1999
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1999)
• Budget Amount: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000); Fiscal Year 1999: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000)
• Keywords: キイロショウジョウバエ / 進路回路網 / 脳 / エンハンサートラップ / 発生 / 中心複合体 / 三次元再構成 / GFP

Research Abstract

微小といっても数万個の神経細胞を含むキイロショウジョウバエの脳で、それぞれの刺戟種の感覚細胞から側角に至る介在神経の投射経路の詳細を明らかにするために、本研究では伊藤らがドイツで作成した330系統と、日本各地の8つの研究グループによって1995〜98年度に新たに作成された4500系統にのぼるNP GAL4エンハンサートラップ系統のコレクションを用いて、脳内のさまざまな神経細胞を特異的にラベルする系統をスクリーニングしている。1998年末から本格的なスクリーニングを開始し、これらの系統にUAS-GFP遺伝子を持つ系統を掛け合わせ、頭部から解剖して取り出した脳を、固定を行わずにPBS中で迅速に共焦点蛍光顕微鏡撮影することにより、各系統がラベルする細胞群の形態を記録する作業を、1999年末までに1500系統ぶん完了した。興味深い系統については、さらに固定・透徹処理した標本を作成し、精密な共焦点連続断層撮影と三次元再構築を行っている。
このスクリーニングでは、中心複合体(central complex)と呼ばれる領域を構成する各種の神経細胞をラベルする系統が、予想以上に多く見つかった。中心複合体は多種の情報を統合し、歩行制御など行動の高次調整機能に重要であるとされており、その構造に異常を生じる多くの突然変異系統が知られているが、発生過程についてこれまで詳しい解析がほとんどなされていないため、突然変異系統で中心複合体回路の構造異常が起きる分子メカニズムを調べることは困難であった。そこで、成虫脳で中心複合体をラベルする系統をスクリーニングし、後期蛹から初期蛹へとステージをさかのぼって幼虫まで幾つかの時期の脳標本を作製し、共焦点連続断続撮影・三次元再構築することにより、中心複合体の構造の形成過程と、これまで未知であった幼虫脳での中心複合体の構造について、解析を始めている。