昆虫脳において闘争による順位形成を調節する生体アミン系の解析

• Project/Area Number: 12J03065
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Animal physiology/Animal behavior
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 渡邊 崇之 北海道大学, 電子科学研究所, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥3,630,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2014: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2013: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2012: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: 遺伝子導入 / 神経遺伝学 / 生体アミン / コオロギ / クロコオロギ

Outline of Annual Research Achievements

(1) コオロギにおける新規遺伝子導入法の確立：組替え酵素(φC31 integrase)を用いた遺伝子導入コオロギ作成法の確立を進めた。昨年度選抜した組替え標的配列をもつ遺伝子導入系統を用いて、遺伝子導入法の効率の評価を行った。本年度は組替え酵素を受精卵内で発現させる発現ベクターを用いた遺伝子導入実験を立ち上げる予定であった。しかし飼育しているコオロギにウイルス感染が蔓延し、遺伝子導入法の効率評価実験を遂行するために十分な個体を確保することが困難となった。ウイルス感染に対処したのちに効率評価実験を再開しているが、本研究課題の実施期間内に結果を得ることはできなかった。
(2) 神経遺伝学実験ツールの開発：コオロギ脳内生体アミン系神経回路網の機能操作のため、オクトパミン・チラミン・ドーパミン・セロトニンの合成酵素群の転写調節領域の配列を決定した。さらに、本年度は闘争行動遂行中に賦活化する神経細胞の同定のための神経遺伝学実験ツールを開発する目的で、コオロギ脳内において神経細胞の賦活化に伴い発現が誘導される初期応答遺伝子に着目した研究を遂行した。コオロギ脳内で発現する初期応答遺伝子を同定し、その転写調節領域の配列を決定した。さらに初期応答遺伝子の転写調節領域の下流で EYFPを発現する遺伝子導入系統の作成を進めた。
(3) コオロギ脳生体アミン系神経回路の解剖学的解析：昨年度作成したチラミン合成酵素 TDC2 に対する特異的抗体を用いて、コオロギ脳内チラミン・オクトパミン作動性神経回路網のマッピングを行った。オクトパミンの前駆体であるチラミンは昆虫脳で神経伝達物質としても利用される。TDC2 に対する特異的抗体と抗チラミン抗体・抗オクトパミン抗体との二重染色によって、コオロギ脳内のチラミン作動性神経細胞の全てで TDC2 が検出されること、コオロギ脳内のオクトパミン作動性神経細胞は TDC2 免疫要請細胞に含まれることが明らかになった。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] A new antigenic marker specifically labels a subpopulation of the class II Kenyon cells in the brain of the European honeybee <i>Apis mellifera </i> (2015)
  • Author(s): T. Watanabe, T. Kubo
  • Journal Title: BIOPHYSICS Volume: 11 Issue: 0 Pages: 73-77
  • DOI: 10.2142/biophysics.11.73
  • NAID: 130004940816
  • ISSN: 1349-2942
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Effects of serotonin on the heartbeat of pond snails in a hunger state (2015)
  • Author(s): M. Yamagishi, T. Watanabe, D. Hatakeyama, E. Ito
  • Journal Title: BIOPHYSICS Volume: 11 Issue: 0 Pages: 1-5
  • DOI: 10.2142/biophysics.11.1
  • NAID: 130004940805
  • ISSN: 1349-2942
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Tissue-specific promoter usage and diverse splicing variants of the found in neurons ; an ancestral Hu/ELAV-like RNA binding protein gene of insects, in a direct developing-insect Gryllus bimaculatus (2013)
  • Author(s): T. Watanabe, H. Aonuma
  • Journal Title: Insect Molecular Biology Volume: 23 Issue: 1 Pages: 26-41
  • DOI: 10.1111/imb.12057
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pitchfork bifurcation in a receptor theory-based model of the serotonergic system (2013)
  • Author(s): S. Yano, T. Watanabe, H. Aonuma, H. Asama
  • Journal Title: Mol Biosyst. Volume: 9 Issue: 8 Pages: 2079-2084
  • DOI: 10.1039/c3mb25033d
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Molecular basis of the dopaminergic system in the cricket Gryllus bimaculatus (2013)
  • Author(s): Watanabe T, Sadaraoto H, Aonuma H
  • Journal Title: Invert Neurosci Volume: (in press)(印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification and expression analyses of a novel serotonin receptor gene, 5-HT2β, in the field cricket, Gryllus bimaculatus. (2012)
  • Author(s): Watanabe T, Aonuraa H.
  • Journal Title: Acta Biol Hung Volume: 63 Suppl 2 Issue: Supplement 2 Pages: 58-62
  • DOI: 10.1556/abiol.63.2012.suppl.2.5
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Aggressive behavior of the white-eye mutant crickets, Gryllus bimaculatus (2012)
  • Author(s): Sakura M, Watanabe T, Aonuma H.
  • Journal Title: Acta Biol Hung Volume: 63 Suppl 2 Issue: Supplement 2 Pages: 69-74
  • DOI: 10.1556/abiol.63.2012.suppl.2.7
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Octopaminergic system in the brain controls aggressive motivation in the ant, Formica japonica (2012)
  • Author(s): Aonuma H, Watanabe T
  • Journal Title: Acta Biol Hung Volume: 63 Suppl 2 Issue: Supplement 2 Pages: 63-68
  • DOI: 10.1556/abiol.63.2012.suppl.2.6
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Changes in the content of brain biogenic amine associated with early colony establishment in the Queen of the ant Formica japonica (2012)
  • Author(s): Aonuma H, Watanabe T.
  • Journal Title: PLoS One Volume: 7 Issue: 8 Pages: e43377-e43377
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0043377
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Establishing cricket neurogenetics: recent advances and further perspectives (2014)
  • Author(s): T. Watanabe, H. Aonuma
  • Organizer: International Workshop - Neuronal principles of learning and memory and its perspectives for designing autonomic distributed systems
  • Place of Presentation: Hawaii Tokai International College, Honolulu, Hawaii, U.S.A.
  • Year and Date: 2014-10-02 – 2014-10-04
• [Presentation] Development of tools for neurogenetics in the field cricket Gryllus bimaculatus (2014)
  • Author(s): T. Watanabe, H. Aonuma
  • Organizer: 11th International Congress of Neuroethology
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [Presentation] Development of tools for neurogenetics in the field cricket Gryllus bimaculatus (2014)
  • Author(s): T. Watanabe, H. Aonuma
  • Organizer: Hokkaido Neuroethology Workshop 2014
  • Place of Presentation: 北海道大学（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2014-07-26 – 2014-07-27
• [Presentation] 受容体理論による縫線核セロトニン神経のモデル化と解析 (2014)
  • Author(s): 矢野史朗, 渡邊崇之, 青沼仁志, 淺間一
  • Organizer: 第26回自律分散システム・シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京大学(文京区)
  • Year and Date: 2014-01-24
• [Presentation] クロヤマアリの攻撃行動の動機付けに関わる脳内アミン (2013)
  • Author(s): 青沼仁志、渡邊崇之
  • Organizer: 第84回日本動物学会 岡山大会
  • Place of Presentation: 岡山大学(岡山市)
  • Year and Date: 2013-09-26
• [Presentation] Brain biogenic amine associated with early colony establishment in the queen of Japanese woadant (2013)
  • Author(s): Hitoshi Aonuma, Takayuki Watanabe
  • Organizer: 第35回日本比較生理生化学会大会
  • Place of Presentation: イーグレひめじ(兵庫県)
  • Year and Date: 2013-06-13
• [Presentation] クロコオロギにおけるHu/ELAVホモログfound in neurons 遺伝子の同定と発現解析 (2012)
  • Author(s): 渡邊崇之
  • Organizer: 日本動物学会第83回大会
  • Place of Presentation: 大阪大学(豊中市)
  • Year and Date: 2012-09-15
• [Presentation] クロコオロギにおけるin vivo RMCE法による遺伝子導入系の開発～クロコオロギを材料とした分子神経遺伝学の確立に向けて～ (2012)
  • Author(s): 渡邊崇之
  • Organizer: 日本動物学会 第57回北海道支部大会
  • Place of Presentation: 北海道大学(札幌市)
  • Year and Date: 2012-08-25
• [Presentation] Molecular basis of the biogenic amine system in the field cricket Gryllus bimaculatus (2012)
  • Author(s): 渡邊崇之
  • Organizer: The 10th International Congress of Neuroethology
  • Place of Presentation: University of Maryland (アメリカ)
  • Year and Date: 2012-08-08