2015 Fiscal Year Research-status Report
ショウジョウバエにおける性成熟に伴う生殖行動発現の神経機構
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15K07141
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| Research Institution | Hokkaido University of Education |
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Principal Investigator |
木村 賢一 北海道教育大学, 教育学部, 教授 (80214873)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 昆虫 / ショウジョウバエ / 神経回路網 / 生殖行動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
dsx発現ニューロン群にdTRPA1を強制発現させ、温度を上げると、産卵姿勢行動が誘起される。この強制活性化により引き起こされる産卵姿勢行動は、羽化直後では発現せず、羽化1日後以降に徐々に発現されるようになる。また、ドーパミン作動性ニューロン（pale発現ニューロン）の強制活性化でも、同様な産卵姿勢行動が誘導される。本研究では、この産卵姿勢行動の発現を“性成熟に伴う行動発現”の一つのモデルとして扱った。まず、この産卵姿勢行動の発現がドーパミンの作用により変化するかどうか、ドーパミン合成阻害剤の投与実験を行った結果、dsx発現ニューロン群の強制活性化による産卵姿勢行動の誘導はドーパミン合成阻害剤の影響をほとんど受けなかった。一方、pale発現ニューロン群の強制活性化による産卵姿勢行動の誘導はドーパミン合成阻害剤により抑制された。このことは、dsx発現ニューロン群とpale発現ニューロン群は共発現しておらず、pale発現ニューロンが産卵姿勢行動を制御するdsx発現ニューロン群をmodulateしている上位のニューロンである可能性が示唆された。
pale発現ニューロン群の強制活性化により、産卵姿勢行動が誘導されることは、少なくとも産卵姿勢行動を調節しているニューロンがpale発現ニューロン群の中にあることを示している。そこで、産卵姿勢行動を調節するpale発現ニューロン群の同定を試みた。pale-Gal4系統にMARCM法を適用し、特定のpale発現ニューロン群をGFPラベルするとともに、dTRPA1を強制発現させたモザイク個体を作成し、一部のpale発現ニューロン群を強制的に活性化した時、雌の産卵姿勢行動が引き起こされるか調査した。現在までに1000匹以上のモザイク雌について調査したが、産卵姿勢行動を誘導するニューロン群の同定には至っていない。
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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
本年度の研究により、dsx発現ニューロン群およびpale発現ニューロン群の強制活性化による産卵姿勢行動の誘導が性成熟に伴って生ずることが確認された。またドーパミン阻害剤を用いた薬理学実験により、dsx発現ニューロン群およびpale発現ニューロン群は同じニューロン群ではなく、pale発現ニューロンは産卵姿勢行動を制御するdsx発現ニューロン群をmodulateしている上位のニューロンである可能性が示唆されたことは、当初の予定にそって進んでいるものである。
一方、産卵姿勢行動を誘導するpale発現ニューロンを同定するために、まず頭部のニューロンが関与しているのか、あるいは腹部のニューロンが関与しているか調査したところ、腹部のニューロン群が関与しているところまでは絞り込むことができた。そこで、さらにこの行動を制御するニューロンを同定するために、特定のニューロンを標識し、その機能を変化させる方法としてMARCM法を利用することとしているが、現在までの研究では、目的とするニューロン群を同定することができていない。本研究で用いたMARCM法は細胞系譜にしたがって特定のニューロンをラベルする方法であり、ニューロンの形成される時期によっては、まれにしかラベルされないニューロン群がある。さらに複数のニューロン群が関与する場合、同時にラベルされないと行動誘発ができない。そのため行動を誘起するニューロン群を同定できていない可能性が考えられる。そこで、「研究が当初計画どおりに進まない時の対応」として想定していたflip-out 法による特定ニューロンのラベル法の適用を開始している。
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| Strategy for Future Research Activity |
産卵姿勢行動に関与するpale 発現ニューロンの同定を行うために、intersectional flip-out法による特定ニューロンのラベル法を適用する。すでに100系統強のスクリーニング用のエンハンサートラップFLP系統を確立している。それらの系統と交配し、産卵姿勢行動を誘導するpale 発現ニューロンの同定の試みを継続する。目的とするpale 発現ニューロンが同定されたならば、中枢投射領域のどこに入力部位があり、どこが出力となっているか明らかにする。その上で、すでに同定された産卵行動を制御するdsx発現ニューロンの入出力部域と比較し、pale 発現ニューロンが直接dsx発現ニューロンに接続している可能性を検証する。次のステップとして、ドーパミンの作用機序を明らかにするために、ドーパミンを受容するレセプターを同定する。ショウジョウバエでは4種類のレセプター（DopR, DopR2, D2R, DopEcR）が知られている。これらのうち、どのレセプターが関与するのか明らかにし、その発現パターンからドーパミン作動性ニューロンとdsx発現ニューロン群の関係を明らかにする。
また、dsx発現ニューロン群が制御している雌の生殖行動には、産卵姿勢行動に加え、交尾受容機構がある。この交尾受容も性成熟に伴い発現する行動パターンの一つであり、本研究では雌の交尾受容の成熟機構にも注目し、研究を展開することとする。そのためにドーパミン合成阻害剤投与およびRNAiを用いたドーパミンレセプターの活性抑制により、雌の交尾受容能に変化が生ずるかどうか調査する。
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| Causes of Carryover |
平成27年度の研究費使用計画のうち、３月分の謝金の支払いを次年度に支払うため、次年度使用額が生じている。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成28年度品目別内訳として、物品費（パソコン、試薬、実験消耗品、画像解析用ソフトなど）334,315円、旅費（研究成果の発表）200,000円、人件費・謝金750,000円（実験補助）、その他（輸送料、英文校閲代等）80,000円、合計1,364,315円を予定している。
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