2015 Fiscal Year Annual Research Report
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15H04397
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
小金澤 雅之 東北大学, 生命科学研究科, 准教授 (10302085)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ショウジョウバエ / 求愛行動 / 攻撃行動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
A. 攻撃行動の司令ニューロンシステムの同定
キイロショウジョウバエ神経系の性差形成にはfruitless (fru)とdoublesex (dsx)の両遺伝子が中心的な役割を果たしている。我々はfru発現ニューロンのうちP1と名付けられたニューロン群が、求愛行動解発の中核として機能している事を明らかとしてきた。本研究において平成27年度はもう一つの異なる性的二型行動である攻撃行動の解発に関わるニューロン群を探索した。温度感受性チャンネルdTrpA1を用いた温度遺伝学(Thermogenetics)により、特定ニューロンの神経活動を操作した個体における攻撃行動の誘起を解析した結果、dsx発現ニューロンのうちpC1と名付けられた一群のニューロンが求愛と攻撃両行動の解発に関わっている事が明らかとなった。dsx発現pC1ニューロンの一部はfruを発現しており、dsx+/fru+であるpC1ニューロンが上記のfru発現P1ニューロンに相当する。解析の結果、dsx+/fru+であるpC1ニューロン、すなわちfru P1ニューロンが求愛行動の解発を司る一方、残りのdsx+/fru- pC1ニューロンが攻撃行動の解発に関わる事が明らかとなった。
B. 求愛と攻撃の相反的関係を実現する中核回路間の相互作用の同定
求愛と攻撃が相反して出現することは中枢内での相互の抑制機構の存在を示唆する。平成27年度は性的二型行動の実現に関わると考えられているfru発現ニューロンの内、GABA陽性の抑制性ニューロンであるLC1とmALに注目して解析を行った。特にLC1ニューロンはその活性化により雄同士の強い攻撃行動が誘起される一方、その不活性化は求愛行動を増強し雄同士の求愛行動も誘起するという興味深い機能を持っていた。この結果はLC1ニューロンが求愛と攻撃を切り替える際に重要である事を示している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究では、ニューロン活動の人為的操作技術やイメージング技術など最新の分子遺伝学的ツールを利用できるショウジョウバエを利用して、求愛と攻撃の解発とそのスイッチングを司る神経機構を明らかとすることを目的としている。「A. 攻撃行動の司令ニューロンシステムの同定」と「B. 求愛と攻撃の相反的関係を実現する中核回路間の相互作用の同定」の両研究項目ともに、Thermogeneticsを用いた行動実験は想定以上の結果が得られた。一方で、同定されたニューロン群の生理学的応答特性解析については、Ca2+イメージングやパッチクランプ法等を用いた計測・解析システムを現在構築中である。研究計画全体を通しては、おおむね順調であると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
「A. 攻撃行動の司令ニューロンシステムの同定」および「 B. 求愛と攻撃の相反的関係を実現する中核回路間の相互作用の同定」の２つのサブテーマに共通して、同定されたニューロン群の行動時の生理学的応答特性の解析が重要である事から、これらのニューロン群からのCa2+イメージングやパッチクランプ法等を用いた計測・解析システムを構築する事を中心に研究を進める。平成28年度は具体的に次のような課題に取り組む。
A. 攻撃行動の司令ニューロンシステムの同定
①トラックボール上で自由行動する個体からの脳内Ca2+イメージング技術を用いて、攻撃行動を誘起する性フェロモンや雄の奏でる求愛歌など複数の感覚刺激に対する脳内ニューロンの応答特性を解析する。さらに操作するニューロン数を出来るだけ制限することにより、単一ニューロンレベルの機能を探る。②神経活動依存的転写制御技術（CaLexAシステムおよびTRICシステム等）を利用し、求愛行動・攻撃行動を解発する刺激に対して興奮する中枢ニューロン群をスクリーニングする。③平成27年度までに同定された攻撃行動を司令する候補ニューロンのThermogeneticsおよびOptogeneticsを用いた強制活性化実験を継続する。
B. 求愛と攻撃の相反的関係を実現する中核回路間の相互作用の同定
①求愛と攻撃の相反性を生み出すものとして性的二型を示すGABA作動性ニューロンであるLC1とmALに注目し、これらのニューロンの求愛解発刺激・攻撃解発刺激に対する応答特性を脳内Ca2+イメージング技術を用いて解析する。②特定ニューロンでのGABA受容体ノックダウン実験を通して、求愛と攻撃のスイッチングニューロンの標的となる神経回路を特定する。特に平成27年度に見出した、求愛・攻撃の司令に関わるdsx発現pC1ニューロンに注目して実験を行う。
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