オス特有のトラウマ記憶の性スペクトラム

• Project Area: Spectrum of the Sex: a continuity of phenotypes between female and male
• Project/Area Number: 18H04887
• 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: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: 坂井 貴臣 首都大学東京, 理学研究科, 准教授 (50322730)
• Project Period (FY): 2018-06-29 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥10,920,000 (Direct Cost: ¥8,400,000、Indirect Cost: ¥2,520,000); Fiscal Year 2019: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000); Fiscal Year 2018: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
• Keywords: トラウマ記憶 / 求愛条件付け / Transformer / fruitless / 神経科学 / 性決定 / ショウジョウバエ / 脳神経細胞 / 性決定遺伝子 / Fruitless / 脳・神経 / 昆虫 / 遺伝子 / 遺伝学

Outline of Annual Research Achievements

ハエの「求愛条件付け」により作られるトラウマ記憶はオスにしか作れない記憶である。申請者はこれまでに5つの脳細胞群がトラウマ記憶に必要であることを見出していた。ハエ脳ではオス化ニューロンが約3000個存在する（Zhou et al., 2014）。本研究では５つの脳細胞群がオス化ニューロンであるかどうかを明らかにするため、組換え酵素FLPによるフリップアウト法（FLP/FRTシステム）と酵母由来の転写因子GAL4を用いた遺伝子発現システム（GAL4/UAS システム）を組み合わせ、各細胞群を構成するニューロンにおけるFruの発現の有無を検証した。その結果、3つの細胞群では全てのニューロンでFruが発現していた。また、記憶中枢では一部のニューロンで、また、インスリン分泌細胞では少なくとも1個のニューロンでFruが発現していることが明らかになった。
次に、各細胞群のオス化ニューロンをメス化する実験を行った。Tra強制発現により♂タイプのFruが発現しなくなるため、各細胞群をメス化できる。その結果、5つの細胞群のいずれか１つでもメス化されるとオスのトラウマ記憶が確認できなくなることが明らかになった。これらの結果は、少なくとも記憶に必要なニューロンは全てオス化ニューロンでなければオス特有のトラウマ記憶が作られないことを意味している。
トラウマ記憶に必要なLNdニューロンに関しては、成虫後にLNdニューロンにTraを強制発現してもトラウマ記憶が見られなくなった。これらの結果から、少なくともLNdで発現するFruは神経発生に必要なのではなく、オスのLNdでトラウマ記憶を維持するために必要なタンパク質をFruが供給していると考えられる。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] University of Iowa(米国)
• [Journal Article] Environmental Light Is Required for Maintenance of Long-Term Memory in Drosophila (2020)
  • Author(s): Show Inami, Shoma Sato, Shu Kondo, Hiromu Tanimoto, Toshihiro Kitamoto and Takaomi Sakai
  • Journal Title: Journal of Neuroscience Volume: 40 Issue: 7 Pages: 1427-1439
  • DOI: 10.1523/jneurosci.1282-19.2019
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] オス特有のトラウマ記憶の性スペクトラム (2019)
  • Author(s): 坂井貴臣
  • Journal Title: 昆虫と自然 Volume: 54 Pages: 38-41
• [Journal Article] Light is required for proper female mate choice between winged and wingless males in <i>Drosophila</i> (2018)
  • Author(s): Watanabe Kazuki, Suzuki Yuki, Inami Show, Ohashi Hirono, Sakai Takaomi.
  • Journal Title: Genes & Genetic Systems Volume: 93 Issue: 3 Pages: 119-123
  • DOI: 10.1266/ggs.18-00004
  • NAID: 40021700935
  • ISSN: 1341-7568, 1880-5779
  • Year and Date: 2018-06-01
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Synaptic depression induced by postsynaptic cAMP production in the Drosophila mushroom body calyx. (2018)
  • Author(s): Sato S, Ueno K, Saitoe M, Sakai T.
  • Journal Title: J Physiol Volume: 印刷中 Issue: 12 Pages: 2447-2461
  • DOI: 10.1113/jp275799
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Neural circuits required for courtship memory in Drosophila (2019)
  • Author(s): Sato S. and SakaiT.
  • Organizer: NEUORO2019（第42回日本神経科学大会）
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Regulation of long-term memoryconsolidation by Cl- influx in Pdf neurons by Drosophila LIM homeodomaintranscription factor, Apterous. (2019)
  • Author(s): Inami S., Sato T.,Sato S., Shimada N., Sakai T.
  • Organizer: NEUORO2019（第42回日本神経科学大会）
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Establishment of virtual courtship learning in Drosophila. (2019)
  • Author(s): Sato T., Sato S.,Sakai T.
  • Organizer: NEUORO2019（第42回日本神経科学大会）
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] period-positive dorsal lateral neurons arerequired for maintenance of long-term memory in Drosophila. (2019)
  • Author(s): Yuki Suzuki, YutoKurata, Takaomi Sakai
  • Organizer: NEUORO2019（第42回日本神経科学大会）
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Photoreceptors involved in light-dependentmaintenance of long-term memory in Drosophila. (2019)
  • Author(s): Hashimoto R.,Inami S., Sakai T.
  • Organizer: NEUORO2019（第42回日本神経科学大会）
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 神経ペプチドPDFを介した光による長期記憶維持システム (2019)
  • Author(s): 坂井貴臣
  • Organizer: 第42回日本分子生物学会年会 ワークショップ
• [Presentation] Postsynaptic cAMP production predominantly contributes to synaptic depressionin the Drosophila mushroom body calyx. (2018)
  • Author(s): Sato S., Ueno K., Sakai T.
  • Organizer: 第41回日本神経科学大会
• [Presentation] Regulation of long-term memory processes by Drosophila LIM homeodomaintranscription factor Apteorus in a cofactor-dependent and independent manner. (2018)
  • Author(s): Inami S., Shimada N., Sakai T.
  • Organizer: 第41回日本神経科学大会
• [Presentation] Innate escapebehavior induced by activation of dopaminergic neurons relevant to punishmentsystem in Drosophila larvae. (2018)
  • Author(s): Sato T., Honjo K., Sakai T.,Furukubo-Tokunaga K.
  • Organizer: 第41回日本神経科学大会
• [Presentation] Clock neurons involved in period dependent long-term memory in Drosophila. (2018)
  • Author(s): Suzuki Y., Ienaga K., Mabuchi I., Sakai T.
  • Organizer: 第41回日本神経科学大会
• [Remarks] 首都大学東京 教員紹
  • URL: https://www.tmu.ac.jp/stafflist/data/sa/489.html
• [Remarks] プレスリリース 【首都大学東京】環境光による記憶維持機構の発見
  • URL: https://kyodonewsprwire.jp/release/202001105579
• [Remarks] EurekAlert! News Release 13-Jan-2020
  • URL: https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-01/sfn-ult010720.php
• [Remarks] EurekAlert! News Release 14-Mar-2020
  • URL: https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-03/tmu-ctm031120.php
• [Remarks] 首都大学東京 教員紹介
  • URL: https://www.tmu.ac.jp/stafflist/data/sa/489.html