ショウジョウバエ求愛行動をモデルとした行動進化の神経基盤の解明

• Project Area: Systems molecular ethology to understand the operating principle of the nervous system
• Project/Area Number: 23115702
• 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): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000); Fiscal Year 2012: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2011: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
• Keywords: ショウジョウバエ / 求愛行動 / fruitless / 脳・神経

Outline of Annual Research Achievements

1. D. melanogasterを使ったfru発現神経回路の機能解析
ショウジョウバエ体細胞の性はfruitless(fru)とdoublesex(dsx)の2つの遺伝子の機能に依存する。従来Fruタンパク質が神経系の性決定因子であると考えられてきたが、一部のニューロンもDsxタンパク質を発現することが明らかとなってきた。我々は温度感受性チャンネルdTrpA1用いたfru発現ニューロンの強制活性化によって求愛行動が人工的に誘起できることを示してきた。本年度はdsx発現ニューロンの強制活性化によっても同様の求愛行動誘起が可能であることを明らかとした。さらにfru/dsx発現ニューロンの強制活性化により誘起される求愛歌記録システムを構築し、少数のニューロンのみを操作する機能的モザイク解析を適用することにより、異なるニューロン群の強制活性化は求愛歌の異なる音響要素を生成することを見出した。

2.他種ショウジョウバエのfru遺伝子制御配列のクローニングとfru発現神経回路の解析
D. melanogasterとは異なった求愛パターンを示すD. subobscuraを対象とした。D. subobscuraのfru遺伝子の推定調節配列とGal4コード配列とを融合させD. melanogasterに導入したトランスジェニック系統(sub fru-Gal4系統)を確立し、dTrpA1を用いてsub fru-Gal4発現ニューロンを強制活性化したところ、D. subobscuraの求愛行動に類似した行動が誘起された。さらに機能的モザイク解析により、これらD. subobscura様の求愛行動を誘起するニューロン群を複数見出した。これらのニューロンはD. melanogasterの求愛行動を制御するFru発現ニューロンと形態的に似ていたが、一部Fruタンパク質陰性細胞を含んでいた。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Fruitless recruits two antagonistic chromatin factors to establish single-neuron sexual dimorphism. (2012)
  • Author(s): Ito, H., Sato, K., Koganezawa, M., Ote, M., Matsumoto, K., Hama, C., Yamamoto, D.
  • Journal Title: Cell Volume: 149 Issue: 6 Pages: 1327-1338
  • DOI: 10.1016/j.cell.2012.04.025
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] An untranslated RNA sequence encoded in the putative regulatory regionof fruitless, a major courtship regulator gene of Drosophila (2012)
  • Author(s): Takayanagi S, Toba G, Koganezawa M, Lukacsovich T, Yamamoto D
  • Journal Title: Intern.J.Biol Volume: 4 Issue: 1 Pages: 20-26
  • DOI: 10.5539/ijb.v4n1p20
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sexually dimorphic shaping of interneuron dendrites involves the Hunchback transcription factor (2012)
  • Author(s): Goto, J., Mikawa, Y., Koganezawa, M., Ito, H., Yamamoto, D
  • Journal Title: J.Neurosci. Volume: 31 Issue: 14 Pages: 5454-5459
  • DOI: 10.1523/jneurosci.4861-10.2011
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 同定介在ニューロンP1の強制活性化による雄の性行動の解発とP1のフェロモン応答性 (2011)
  • Author(s): 古波津創, 小金澤雅之, 山元大輔
  • Journal Title: Aroma Research Volume: 46 Pages: 139-139
• [Presentation] Electrophysiological properties of Drosophila embryonic body-wall muscles and their synaptic regulation (2012)
  • Author(s): Yokoyama, S., Yoshihara, M., Koganezawa, M., Yamamoto, D.
  • Organizer: Japanese Drosophila Research Conference 2012
  • Place of Presentation: Jikei University School of Medicine, Tokyo
  • Year and Date: 2012-10-13
• [Presentation] Indetification of neurons controlling female reproductive behavior in Drosophila (2012)
  • Author(s): Sato, C., Koganezawa, M., Yamamoto, D., Kimura, K.-I.
  • Organizer: Japanese Drosophila Research Conference 2012
  • Place of Presentation: Jikei University School of Medicine, Tokyo
  • Year and Date: 2012-10-13
• [Presentation] ショウジョウバエ求愛行動を司るfruitless発現神経回路 (2012)
  • Author(s): 小金澤雅之
  • Organizer: 日本遺伝学会第84回大会
  • Place of Presentation: 九州大学医学部、福岡
  • Year and Date: 2012-09-24
  • Invited
• [Presentation] Functional dissection of neural circuitry generating Drosophila courtship song by intersectional approach (2012)
  • Author(s): Koganezawa, M., Yamamoto, D.
  • Organizer: The 35th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
  • Place of Presentation: Nagoya Congress Center, Nagoya
  • Year and Date: 2012-09-18
• [Presentation] ショウジョウバエdoublesex発現ニューロン群における性差－1．性差形成機構 (2012)
  • Author(s): 木村賢一、佐藤千晶、小金澤雅之、山元大輔
  • Organizer: 日本動物学会第83回大会
  • Place of Presentation: 大阪大学、豊中
  • Year and Date: 2012-09-13
• [Presentation] ショウジョウバエdoublesex発現ニューロン群における性差－2．雌生殖行動の制御 (2012)
  • Author(s): 佐藤千晶、小金澤雅之、山元大輔、木村賢一
  • Organizer: 日本動物学会第83回大会
  • Place of Presentation: 大阪大学、豊中
  • Year and Date: 2012-09-13
• [Presentation] ショウジョウバエ求愛歌を制御するfruitless/doublesex発現神経回路 (2012)
  • Author(s): 小金澤雅之、山元大輔
  • Organizer: 日本動物学会第83回大会
  • Place of Presentation: 大阪大学、豊中
  • Year and Date: 2012-09-13
• [Presentation] Functional dissection of fru/dsx-expressing neural circuitry generating Drosophila courtship behavior (2012)
  • Author(s): Koganezawa, M., Yamamoto, D.
  • Organizer: The 34th Annual Meeting of the Japanese Society of Comparative Physiology and Biochemistry
  • Place of Presentation: Shonan Village Center, Kanagawa
  • Year and Date: 2012-06-06
• [Presentation] ショウジョウバエ種特異的求愛行動パターンを生み出すfru発現神経回路 (2012)
  • Author(s): 小金澤雅之、山元大輔
  • Organizer: 平成24年度日本動物学会東北支部大会
  • Place of Presentation: 山形大学理学部、山形
• [Presentation] longitudinals lacking cooperates with fruitless in generating sexual differences in neuronal structures and behavior (2012)
  • Author(s): Sato K, Toba G, Ito H, Koganezawa M, Yamamoto D
  • Organizer: 53rd Drosophila Annual Conference
  • Place of Presentation: Sheraton Chicago Hotel & Towers. Chicago, U.S.A.
• [Presentation] ショウジョウバエ求愛歌のパターンを決める司令ニューロン (2011)
  • Author(s): 小金澤雅之, 山元大輔
  • Organizer: 平成23年度日本動物学会東北支部大会
  • Place of Presentation: 弘前大学農学生命科学部
  • Year and Date: 2011-07-30
• [Presentation] The neural circuitry contributing to male courtship behavior of Drosophila (2011)
  • Author(s): Koganezawa, M.
  • Organizer: 8th International Congress of Comparative Physiology and Biochemistry
  • Place of Presentation: Nagoya Congress Center
• [Presentation] Animal behavior as a complex adaptive system (2011)
  • Author(s): Shimada, I., Koganezawa, M.
  • Organizer: 8th International Congress of Comparative Physiology and Biochemistry
  • Place of Presentation: Nagoya Congress Center
• [Presentation] Male courtship behavior triggered by the artificial activation of doublesex-expressing neurons (2011)
  • Author(s): Koganezawa M, Yamamoto D
  • Organizer: 第34回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
• [Presentation] Identifying subsets of brain neurons that affect female sexual receptivity in Drosophila (2011)
  • Author(s): Sakurai A, Koganezawa M, Yamamoto D
  • Organizer: 第34回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
• [Presentation] fruitless and longitudinals lacking cooperate to generate the brain sexual differences that govern male courtship behavior in Drosophila (2011)
  • Author(s): Sato K, Toba G, Koganezawa M, Yamamoto D
  • Organizer: 第34回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
• [Presentation] ショウジョウバエ求愛行動を解発するfruitless発現神経回路 (2011)
  • Author(s): 小金澤雅之, 山元大輔
  • Organizer: 日本動物学会第82回大会
  • Place of Presentation: 旭川市大雪クリスタルホール
• [Presentation] ショウジョウバエ成虫脳における性決定因子doublesex発現ニューロン群に見られる性差 (2011)
  • Author(s): 木村賢一, 小金澤雅之, 佐藤千晶, 山元大輔
  • Organizer: 日本動物学会第82回大会
  • Place of Presentation: 旭川市大雪クリスタルホール
• [Presentation] Subsets of brain neurons required for fully acquiring sexual receptivity in females as determined by behavioral MARCM for spinster gene functions (2011)
  • Author(s): Sakurai A, Koganezawa M, Yamamoto D
  • Organizer: 2011 Neurobiology of Drosophila meeting
  • Place of Presentation: Cold Spring Harbor LaboratoryNew York, U.S.A.
• [Book] in vivo optical recording of brain interneuron activities from a Drosophila male on a treadmill. In: Genetically Encoded Functional Indicators, J.-R. Martin Ed. (2012)
  • Author(s): Kohatsu, S., Koganezawa, M., Yamamoto, D.
  • Publisher: Humana Press Springer: New York