アリの社会性行動を制御する神経メカニズムの解明

• Project Area: Empathic system
• Project/Area Number: 16H01483
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (2017); The University of Tokyo (2016)
• Principal Investigator: 古藤 日子 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (80583997)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥11,180,000 (Direct Cost: ¥8,600,000、Indirect Cost: ¥2,580,000); Fiscal Year 2017: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000); Fiscal Year 2016: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
• Keywords: 社会性行動 / オキシトシン / 行動アッセイ / 炭化水素 / 社会性昆虫 / 行動解析

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、社会性昆虫であるアリが生来備える高度な社会性行動に着目し、個体間相互作用に基づき各個体の社会性行動が柔軟に制御 されるメカニズムを分子生物学的に明らかにすることを目的とする研究課題である。これまでに、アリにおけるオキシトシン・バソプレシンホモログであるイノトシンの発現解析、及び機能解析を行った。イノトシンとその受容体は労働アリにおいて高く発現し、イノトシン前駆体は中枢神経において特異的な神経細胞に局在が観察され、合成されたイノトシンの機能性ペプチドは全身に発現することがわかった。また、その作用部位として、イノトシン受容体が腹部に存在するエノサイトと呼ばれる細胞に高く発現することを見出した。昆虫においてエノサイトは体表に発現する炭化水素を合成する場であることが知られている。dsRNAを用いた遺伝子発現ノックダウン実験、及び化合物ライブラリを用いた網羅的スクリーニングによりイノトシンシグナル阻害剤を同定し、薬理学的な阻害実験を行うことにより、イノトシンは体表炭化水素合成に必須な酵素であるCYP4G1の発現制御を介して炭化水素合成を制御することが明らかとなった。また、炭化水素の合成制御を介して労働アリの乾燥環境への耐性獲得に寄与する可能性を見出し、これらの研究実績は2019年3月にPNAS誌に発表した。

Research Progress Status

平成29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] ローザンヌ大学(スイス)
• [Journal Article] Oxytocin/vasopressin-like peptide inotocin regulates cuticular hydrocarbon synthesis and water balancing in ants (2019)
  • Author(s): Koto Akiko、Motoyama Naoto、Tahara Hiroki、McGregor Sean、Moriyama Minoru、Okabe Takayoshi、Miura Masayuki、Keller Laurent
  • Journal Title: Proceedings of the National Academy of Sciences Volume: 116 Issue: 12 Pages: 5597-5606
  • DOI: 10.1073/pnas.1817788116
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Oral transfer of chemical cues, growth proteins and hormones in social insects (2016)
  • Author(s): LeBoeuf AC., Waridel P., Brent CS., Goncalves AN., Menin L., Ortiz, D., Riba-Grognuz O., Koto A., Soares SG., Privman E., Miska EA., Benton R., Keller L.,
  • Journal Title: eLIFE Volume: 5
  • DOI: 10.7554/elife.20375
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] アリ(Camponotus fellah）における神経ペプチドを介した体表炭化水素合成の制御機構 (2019)
  • Author(s): 古藤 日子、本山 直人、田原 拓樹、Sean McGregor、森山 実、岡部 隆義、三浦 正幸、Laurent Keller
  • Organizer: 第63回応用動物昆虫学会
• [Presentation] 社会性昆虫における行動基盤の解明 (2016)
  • Author(s): 古藤日子、田原拓樹、本山直人、Laurent Keller、三浦正幸
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県、横浜市）
  • Year and Date: 2016-11-30
  • Invited
• [Presentation] Regulatory mechanisms of social behavior in social insect, ants (2016)
  • Author(s): 古藤日子、田原拓樹、本山直人、Laurent Keller、三浦正幸
  • Organizer: 第87回日本動物学会
  • Place of Presentation: 沖縄コンベンションセンター（沖縄県、宜野湾市）
  • Year and Date: 2016-11-15
  • Invited
• [Presentation] The expression analysis of the Oxytocin-like peptide, inotocin in ants (2016)
  • Author(s): Koto A., Tahara H., Motoyama N.,Keller L., and Miura M
  • Organizer: 第12回日本ショウジョウバエ研究会
  • Place of Presentation: 立教大学（東京都、豊島区）
  • Year and Date: 2016-09-09
• [Presentation] Molecular mechanisms of high mortality in social isolation (2016)
  • Author(s): Koto A., Privman E. and Keller L.
  • Organizer: 6th Congress European Sections of the IUSSI
  • Place of Presentation: The University of Helsinki (Finland, Helsinki）
  • Year and Date: 2016-08-08
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Functional analysis of oxytocin-like peptide, inotocin in social insect, ants (2016)
  • Author(s): Koto A., Tahara H., Motoyama N.,Keller L., and Miura M
  • Organizer: 第39回日本神経科学学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県、横浜市）
  • Year and Date: 2016-07-20
• [Remarks] 東京大学大学院薬学系研究科遺伝学教室
  • URL: http://www.f.u-tokyo.ac.jp/~genetics/index.html