2017 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 |
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。前年度までにdsx発現pC1ニューロン群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した。pC1ニューロン群はfruとdsxの二重陽性とdsx単独陽性の2種のニューロン群に分けることができ、前者は求愛の解発を司る一方、後者は攻撃の解発に関わる。これらのニューロン群が求愛と攻撃という相反した行動を解発しているならば、fru陽性とfru陰性のそれぞれのpC1ニューロン群は、「求愛行動を引き起こす雌」「攻撃行動を引き起こす雄」に対して異なる応答を示すことが予想される。この検証のために、平成29年度はトレッドミル上で自由歩行するショウジョウバエの脳からのCaイメージング技術の確立を行った。まず、システム構築とCa2+応答記録の確認のために、pC1ニューロン群を含むdsx発現ニューロンに注目して実験を行った。その結果、fru陽性のdsx発現ニューロンは雌との接触に対してより強く応答し、fru陰性のdsx発現ニューロンは逆に雄刺激に対する応答の方が大きいことが明らかとなった。
求愛と攻撃が相反して出現することは相互の抑制機構の存在を示唆する。前年度までに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い、両者が求愛と攻撃の切替えに関わる事を見出した。平成29年度は、これらGABA作動性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上記Aで記載した脳内Ca2+イメージング技術を用いて解析することを試みた。予備的な実験により、mALニューロン群が雄との接触により応答する可能性が示唆された。
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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。これまでに得られた成果は2016年6月にCurrent Biology誌に掲載された（Koganezawa M., Kimura K., Yamamoto D. (2016) The neural circuitry that functions as a switch for courtship versus aggression in Drosophila males. Curr. Biol. 26: 1395-1403） 本研究は「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2つの研究項目から構成されるが、いずれの研究においても今後in vivoでのニューロン応答の解析が重要となる。平成29年度はトラックボール上で自由行動する個体からの脳内Ca2+イメージング技術の確立を行い、dsx発現ニューロン群の生理応答の解析に成功した。研究計画はおおむね順調に進捗していると考えている。
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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
平成29年度までに確立したトラックボール上で自由行動する個体からの脳内Ca2+イメージング実験系を用いて、dsx発現ニューロンからの応答解析を引き続き行う。行動実験によりdsx発現ニューロンのうち「pC1ニューロン群」が求愛と攻撃の両方の司令ニューロンシステムに相当することを平成28年度に明らかとした（Koganezawa et al., 2016）。これらのニューロン群のみGCaMP6s発現を限定した上でのイメージングには、intersection技術を利用する。平成29年度に行った準備実験にて多数のトランスジーンを持つ組換え染色体を作出し、pC1ニューロン群にのみにGCaMP6sを発現する事を可能となったことから、これを利用したイメージング解析を詳細に行う。さらに、これまでのイメージング実験では感覚刺激を分別して解析を行ってきたが、「求愛・攻撃」という自然文脈における機能を明らかとするためには、他個体との相互作用時の解析が必要となる。そこで、イメージング個体の周囲に自由に歩行できる個体を置き、より自然状態に近い環境でイメージングを行う実験系の立ち上げを行う。
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
平成28年度に報告した求愛と攻撃の相反性を産み出すことが示唆された中枢内抑制性ニューロンであるLC1とmALについて、自由行動する個体からの脳内Ca2+イメージング解析を行う。また、攻撃行動の解発に関わるとされているTKニューロンの応答解析も試みる。
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