生得的行動を支配する微小脳機構の遺伝的解析

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11168205
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 磯野 邦夫 東北大学, 大学院・情報科学研究科, 助手 (70124550)
• Keywords: ショウジョウバエ / 微小脳 / 生得的行動 / 交尾行動

Research Abstract

定型化されたパターンが顕著に現れる無脊椎動物の行動では脳内に遺伝的に組み込まれた行動制御機構が順応や学習その他の可塑的な行動制御機構に比べてより本質的な役割を担うと考えられているが、その実体はまだ明らかでない。本研究の目的は遺伝的、分子生物学的な手法がともに利用できるショウジョウバエをもちい、生得的な行動の背後にある遺伝的メカニズムを明らかにしようとするものである。
ショウジョウバエの交尾行動では種特異的な求愛歌やフェロモンの情報を交換し雌雄と種の認識を通じて種の維持が一連の求愛交尾行動のなかで極めて巧みに実現されることはよく知られている。オスにはこれらの感覚情報と相似した視覚による求愛行動の制御機構が性特異的にそなわっていること、ショウジョウバエの近縁種間で比較すると光依存性の程度には著しい種間の差異があることを見出した。この神経機構についてまず生理学的に解析した結果、交尾の制御には複眼からの長波長の光入力が関与する交尾の促進機構と、近紫外から青色にかけての短波長の光入力が関与する交尾の抑制機構が存在することが示唆された。また種間に見られる光依存性の変異にはこの両者がともに関与することもわかった。興味深いことにキイロショウジョウバエなど少なくとも3種には種内でも系統間で求愛における光依存性の顕著な遺伝的変異があることがわかった。この変異を利用して遺伝的な解析を行った結果これらの変異はオスで特異的に発現する性遺伝子の1つであることが示唆された。
キイロショウジョウバエではオスの求愛に対する光依存性に顕著に影響を与える遺伝子白眼(w,white)が知られている。wは複眼視細胞や色素細胞において眼色色素の前駆物質の輸送に関与するが、突然変異により生ずる白眼のオスでは暗下では異常が観察されないのに、明下での求愛行動が開始されないことをすでにわれわれは報告している。このwの(野生型)遺伝子に熱ショックプロモータを組み合わせて過剰に発現させると、異性のメスに対する求愛嗜好性が同性のオスに対する嗜好性に変化することが最近報告されている。この異常は脳内で異所発現するトリプトファン輸送系によるものであると示唆されているが、この部位は光による求愛制御機構と直接相互作用するか、あるいは同一である可能性が高い。そこでこの発現部位を同定するために形質転換体を用いて求愛の光依存性を解析し、また脳や複眼組織におけるw遺伝子の転写レベルを比較して解析を行った。

Research Products

• [Publications] 森田ひろみ・磯野邦夫 他: "ショウジョウバエ味受容体遺伝子Treによる味感度の調節"日本味と匂学会誌. 6巻3号. 493-496 (1999)
• [Publications] Okano,S.,Kanno,S.,et al.: "A putative blue-light receptor from Drosophila melanogaster"Photohem. Photobiol. 69巻1号. 108-113 (1999)