ショウジョウバエ求愛行動の経験依存的指向性シフトの神経基盤の解明

• Project Area: Mechanisms underlying the functional shift of brain neural circuitry for behavioral adaptation
• Project/Area Number: 15H01412
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 小金澤 雅之 東北大学, 生命科学研究科, 准教授 (10302085)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000); Fiscal Year 2016: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2015: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
• Keywords: ショウジョウバエ / 経験依存的行動可塑性 / 求愛行動 / 攻撃行動

Outline of Annual Research Achievements

1. 攻撃行動の司令ニューロンの探索
ショウジョウバエ神経系の性差形成にはfruitless (fru) とdoublesex (dsx)の両遺伝子が重要である。前年度までに行った温度感受性陽イオンチャンネルdTrpA1の異所発現システムを用いた特定ニューロンの強制活性化実験により、dsx発現pC1ニューロン群が求愛と攻撃両行動の解発に関わっている事を明らかとした。pC1ニューロン群はfruとdsxの二重陽性とdsx単独陽性の2群に分けることができる。これらのニューロン群特異的にGABA受容体遺伝子ノックダウンを行った所、前者では雄同士の求愛行動が誘起されたのに対して、後者では攻撃行動が誘起されることが分かった。これらの結果は、fru+/dsx+ pC1ニューロン群は求愛の、fru-/dsx+ pC1ニューロン群は攻撃の司令ニューロン群であることを示す結果であると同時に、求愛や攻撃を誘起するニューロン群は通常GABAにより抑制されているという機構の存在を示唆している。
2. 求愛・攻撃行動の経験依存的変化をもたらす原因ニューロンの探索
米国のBakerらの研究グループが報告した経験依存的求愛行動の変容は、集団飼育する事により通常は求愛行動を示さないfru突然変異体が求愛するように行動を変化させる現象である。平成28年度は集団飼育による経験依存的な性行動の変容は、求愛や攻撃の司令ニューロンシステムの活動性の可塑的な変化に基づくという仮説を立て、その可塑性もたらすものとして、生体アミンの合成酵素突然変異体等を用いて行動可塑性への影響を解析した。その結果、セロトニン合成に関わるTrh遺伝子とfru遺伝子の二重突然変異体では、fru単独変異体で観察された経験依存的求愛行動が誘起されないことが明らかとなった。この結果は、セロトニンシステムの行動可塑性に対する影響を示すものである。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Serotonergic neuronal death and concomitant serotonin deficiency curb copulation ability of Drosophila platonic mutants. (2016)
  • Author(s): Yilmazer YB, Koganezawa M, Sato K, Xu J, Yamamoto D.
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 7 Issue: 1 Pages: 13792-13792
  • DOI: 10.1038/ncomms13792
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The neural circuitry that functions as a switch for courtship versus aggression in Drosophila males (2016)
  • Author(s): Masayuki Koganezawa, Ken-ichi Kimura and Daisuke Yamamoto
  • Journal Title: Current Biology Volume: in press Issue: 11 Pages: 1395-1403
  • DOI: 10.1016/j.cub.2016.04.017
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The neural circuitry that functions as a switch for courtship versus aggression in Drosophila males (2016)
  • Author(s): Koganezawa M., Kimura K., Yamamoto D.
  • Journal Title: Curr. Biol. Volume: 26
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Requirement of the Tec family tyrosine kinase Btk29A for courtship memory in Drosophila males. (2016)
  • Author(s): Sunouchi, K. Koganezawa, M. and Yamamoto, D.
  • Journal Title: Arch. Insect Biochem. Physiol. Volume: 91 Issue: 3 Pages: 165-174
  • DOI: 10.1002/arch.21316
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Zeste tunes the timing of ecdysone actions in triggering programmed tissue degeneration in Drosophila (2015)
  • Author(s): Goto T., Sato K., Sone H., Koganezawa M., Ito H., Yamamoto D.
  • Journal Title: J. Neurogenet. Volume: 29 Issue: 4 Pages: 169-173
  • DOI: 10.3109/01677063.2015.1098638
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The Dmca1D channel mediates Ca(2+) inward currents in Drosophila embryonic muscles (2015)
  • Author(s): Hara Y., Koganezawa M., Yamamoto D.
  • Journal Title: J. Neurogenet. Volume: 29 Issue: 2-3 Pages: 117-123
  • DOI: 10.3109/01677063.2015.1054991
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Drosophila ovipositor extension in mating behavior and egg deposition involves distinct sets of brain interneurons (2015)
  • Author(s): Ken-ichi Kimura, Chiaki Sato, Masayuki Koganezawa, Daisuke Yamamoto
  • Journal Title: PLOS ONE Volume: 10 Issue: 5 Pages: e0126445-e0126445
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0126445
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] ショウジョウバエの求愛行動（上）求愛を制御するフェロモン (2015)
  • Author(s): 小金澤雅之
  • Journal Title: 現代化学 Volume: 530 Pages: 48-50
• [Journal Article] ショウジョウバエの求愛行動（下）脳の性差をつくる分子・愛を生み出す神経 (2015)
  • Author(s): 小金澤雅之
  • Journal Title: 現代化学 Volume: 531 Pages: 52-55
• [Presentation] セロトニンによるショウジョウバエ経験依存的求愛行動の調節とその神経基盤 (2016)
  • Author(s): 小金澤雅之
  • Organizer: 新学術領域「適応回路シフト」第4回領域会議
  • Place of Presentation: 学術総合センター（東京都）
  • Year and Date: 2016-12-19
• [Presentation] Sexually dimorphic neural circuitry that functions as a switch for courtship versus aggression in Drosophila. (2016)
  • Author(s): Koganezawa, M., Yamamoto, D.
  • Organizer: The 22nd International Congress of Zoology
  • Place of Presentation: OIST&OCC（沖縄県）
  • Year and Date: 2016-11-14
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 求愛と攻撃の相反性を実現するショウジョウバエ脳内神経回路 (2016)
  • Author(s): 小金澤雅之
  • Organizer: 2016年度行動遺伝学研究会「個体の繋がりの分子進化研究」
  • Place of Presentation: 国立遺伝学研究所（静岡県）
  • Year and Date: 2016-10-13
  • Invited
• [Presentation] Central brain neurons controlling courtship and aggression in Drosophila melanogaster. (2016)
  • Author(s): Koganezawa, M., Yamamoto, D.
  • Organizer: JSCPB 2016 Tokyo（日本比較生理生化学会第３８回年会）
  • Place of Presentation: 玉川大学（東京都）
  • Year and Date: 2016-09-02
• [Presentation] ショウジョウバエの攻撃と求愛の切替を行う脳内神経回路 (2016)
  • Author(s): 小金澤雅之・山元大輔
  • Organizer: 平成28年度日本動物学会東北支部大会
  • Place of Presentation: 福島県立医科大学（福島県）
  • Year and Date: 2016-08-23
• [Presentation] ショウジョウバエの経験依存的求愛行動に関わる外的・内的要因 (2016)
  • Author(s): 小金澤雅之
  • Organizer: 新学術領域「適応回路シフト」第3回領域会議
  • Place of Presentation: ホテルリステル猪苗代（福島県）
  • Year and Date: 2016-06-30
• [Presentation] The neural switch for courtship versus aggression in Drosophila. (2016)
  • Author(s): Koganezawa, M., Yamamoto, D.
  • Organizer: Environmental Sensing and Animal Behavior
  • Place of Presentation: 東京大学（東京都）
  • Year and Date: 2016-06-10
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Searching for ppk-expressing neurons that control female receptivity in Drosohila (2016)
  • Author(s): Miwa Y., Koganezawa M., Emoto K., Yamamoto D.
  • Organizer: 日本昆虫学会第76回大会・第60回日本応用動物昆虫学会大会合同大会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学（大阪）
  • Year and Date: 2016-03-26
• [Presentation] Manipulating ppk-expressing neurons yields a post-mating-like behavior in Drosophila females (2016)
  • Author(s): Miwa Y., Koganezawa M., Emoto K., Yamamoto D.
  • Organizer: International Symposium on Adaptive Circuit Shift 2016
  • Place of Presentation: Doshisha University (Kyoto, Japan)
  • Year and Date: 2016-03-03
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ショウジョウバエの求愛と攻撃を切り替える神経機構 (2015)
  • Author(s): 小金澤雅之
  • Organizer: 新学術領域「適応回路シフト」第2回領域会議
  • Place of Presentation: 東京医科歯科大学（東京）
  • Year and Date: 2015-12-16
• [Presentation] GABAergic neural circuitry controlling courtship and aggression in Drosophila (2015)
  • Author(s): Koganezawa, M., Yamamoto, D.
  • Organizer: NTNU-Tohoku Univ. Brain Science Meeting “Joy of Brain”
  • Place of Presentation: 東北大学（宮城）
  • Year and Date: 2015-11-25
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Sex-specific cleavage of lola specifies sex-specific neurite structures in Drosohila (2015)
  • Author(s): Sato, K., Ito, H., Koganezawa, M., Toba, G., Yamamoto, D.
  • Organizer: NTNU-Tohoku Univ. Brain Science Meeting “Joy of Brain”
  • Place of Presentation: 東北大学（宮城）
  • Year and Date: 2015-11-25
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Doublesex expressing neurons that contribute to copulation in Drosophila (2015)
  • Author(s): Yilmazer, Y. Koganezawa, M. Yamamoto, D.
  • Organizer: NTNU-Tohoku Univ. Brain Science Meeting “Joy of Brain”
  • Place of Presentation: 東北大学（宮城）
  • Year and Date: 2015-11-25
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Select ppk-expressing neurons control female sexual receptivity in Drosophila (2015)
  • Author(s): Miwa, Y., Koganezawa, M., Emoto, K., Yammaoto, D.
  • Organizer: NTNU-Tohoku Univ. Brain Science Meeting “Joy of Brain”
  • Place of Presentation: 東北大学（宮城）
  • Year and Date: 2015-11-25
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Effects of social experience on inter-male courtship in Drosophila fruitless mutants (2015)
  • Author(s): Takei, T., Koganezawa, M., Yamamoto, D.
  • Organizer: NTNU-Tohoku Univ. Brain Science Meeting “Joy of Brain”
  • Place of Presentation: 東北大学（宮城）
  • Year and Date: 2015-11-25
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Male-specific transcription factor Fruitless non-transcriptionally suppresses proteolytic cleavage of a Lola isoform to generate sexual differences in neuronal structures and behavior of Drosophila (2015)
  • Author(s): Sato, K. Ito, H. Koganezawa, M. and Yamamoto, D.
  • Organizer: Neurobiology of Drosophila. Cold Spring Harbor Laboratory, USA
  • Place of Presentation: Cold Spring Harbor Laboratory (Cold Spring Harbor, USA)
  • Year and Date: 2015-09-29
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ショウジョウバエの求愛と攻撃を解発する脳内fru/dsx発現ニューロン (2015)
  • Author(s): 小金澤雅之, 山元大輔
  • Organizer: 第86回日本動物学会
  • Place of Presentation: 新潟コンベンションセンター（新潟）
  • Year and Date: 2015-09-16
• [Presentation] ショウジョウバエの攻撃を解発する脳内ニューロン (2015)
  • Author(s): 小金澤雅之, 山元大輔
  • Organizer: 平成27年度日本動物学会東北支部大会
  • Place of Presentation: 東北大学（宮城）
  • Year and Date: 2015-08-08
• [Presentation] ショウジョウバエ求愛行動の神経基盤とその経験依存的指向性シフト (2015)
  • Author(s): 小金澤雅之
  • Organizer: 新学術領域「適応回路シフト」第1回領域会議
  • Place of Presentation: グランデコ（福島）
  • Year and Date: 2015-06-25
• [Presentation] ショウジョウバエ求愛行動を司る中枢ニューロン (2015)
  • Author(s): 小金澤雅之
  • Organizer: 新学術領域「適応回路シフト」第1回領域会議
  • Place of Presentation: グランデコ（福島）
  • Year and Date: 2015-06-25
• [Presentation] Possible involvement of neuropeptide-expressing neurons in the regulation of female receptivity (2015)
  • Author(s): Miwa Y., Koganezawa M., Emoto K., Yamamoto D.
  • Organizer: The 3rd Asia-Pacific Drosophila Research Conference
  • Place of Presentation: Beijing Conference Center (Beijing, Chaina)
  • Year and Date: 2015-05-11
  • Int'l Joint Research