2018 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 / fruitless / doublesex |
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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。本研究では、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行動実験により明らかとしてきた（Koganezawa et al., 2016）。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。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とから、トラックボール上で自由歩行する個体からのCa2+イメージングにより生理応答の解析を行ってきた。昨年度まではdsx-GAL4を用いてpC1ニューロンの神経突起が展開する領域に対してイメージングを行ったが、この領域には他のdsx発現ニューロンも神経突起を展開しているため、イメージング用プローブであるGCaMP6sをpC1ニューロン特異的に発現した解析を行う必要があった。NP2631-GAL4系統はdsx-FLPと組み合わせたintersection技術を適用することによって、pC1ニューロン群のみを特異的に標識することが可能である。そこで、NP2631-GAL4, dsx-FLP, tubP>GAL80>, UAS-GCaMP6s合計四つのトランスジーンを持つ個体を使うことにより、pC1ニューロン群からのCa2+イメージングを行った。さらにfru-LexAとlexAop-GAL80の二つのトランスジーンを持つ個体によって、fru陰性でdsx陽性のpC1ニューロン群のイメージングも試みた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
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。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in vivoでのニューロン応答の解析が重要となる。平成30年度は前年度に引き続き、トラックボール上で自由行動する個体からの脳内Ca2+イメージング解析を行った。項目Aに関わるdsx発現pC1ニューロン特異的なイメージングでは、蛍光強度の不足から解析が難航している。また、pC1ニューロン群は全体で50個ほどのニューロンから構成されるため、このニューロン群総体を解析しただけでは、内部での機能分担には迫ることが出来ない。このことから、in vivoパッチクランプ法も含めた、さらに限局した細胞応答の解析の必要性も新たな課題として立ち現れた。
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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
昨年度に引き続き、pC1ニューロン群にのみにGCaMP6sを発現するintersection技術を利用して、Ca2+イメージング解析を行う。特に求愛中枢と考えられるfru陽性pC1ニューロン群と、攻撃中枢と考えられるfru陰性pC1ニューロン群の、他個体との接触時の応答特性の違いに注目して解析を行う。昨年度までに利用したintersection技術では、pC1ニューロン群をfru陽性と陰性の二つの部分に分けることは可能であったが、各々のグループに含まれる複数のニューロンはそれぞれが異なる応答特性を持っている可能性もある。これを検証するために、split-GAL4システムを利用し、pC1ニューロン群をより細かなサブグループに分けて機能解析を行う。さらに、単一細胞レベルでの高時間解像度の解析のために、in vivo パッチクランプ技術の適用を試みる。
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
Aで検討している求愛・攻撃中枢ニューロン群と、Bで注目してきた求愛・攻撃間のスイッチングに関わる可能性のある抑制性ニューロン群（ｍALとLC1）、それぞれの相互作用を検討するために、どちらかのニューロン群を光遺伝学的・熱遺伝学的に操作した際の、もう一方のニューロン群の応答をCa2+イメージングにて解析する。上記Aで計画している解析と同様、これまで注目してきたmALやLC1ニューロン群に関してsplit-GAL4システムを適用し、ニューロン群をより細かなサブグループに分けた機能解析を行う。なお、mALやLC1ニューロン群は上記pC1ニューロンに比べ細胞体へのパッチ電極のアクセスが容易である。そこで、トラックボール上で自由行動する個体からのin vivoパッチクランプ記録の確立を目指す。
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Research Products
(6 results)
