2018 Fiscal Year Research-status Report
転写因子の性特異的な切断によるショウジョウバエ脳神経系の性分化機構の解明
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17K07040
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| Research Institution | National Institute of Information and Communications Technology |
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Principal Investigator |
佐藤 耕世 国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所フロンティア創造総合研究室, 研究員 (40451611)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 脳 / 神経 / 性差 / ショウジョウバエ / 性行動 / 転写因子 / Fruitless / ユビキチン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、キイロショウジョウバエ脳神経系の雄化因子Fruitless (Fru)が、その存在によって雄の性行動を制御するニューロンの一群に性差を作り出す仕組みを解明することを目的としている。研究代表者は、Fruの転写コファクターとして、lola遺伝子が産生するスプライシング派生体（いずれもFruと同じくBTB-Zn-finger型の転写因子）の一つ、Lola isoform Qを特定し、この分子がFruと共に脳神経系の雄性化に関与する一方、Fruタンパク質を持たない雌の脳神経系ではプロテアソームによる部分的な分解を受け、N末端部の263アミノ酸をもたない分子量の小さい産物（Lola29F）を生み出すこと、それが性的二型ニューロンの一つmALの雌性化に関与することを示唆する結果を得ていた。今年度は、Lola isoform Qの部分的な分解によるLola29Fの産生に関与する分子として E3 ユビキチンリガーゼの構成因子の一つCullin1 (Cul1) を以下の実験によって特定した。Lola29Fの元となる、Lola isoform Qをキイロショウジョウバエの培養細胞株である S2 に発現させると、in vitroの系でも Lola29Fが産生される。これを利用して、Lola isoform Qタンパク質をS2細胞に発現させ、切断前産物をLola特異的抗体を用いて免疫沈降した。その共免疫沈降物を質量分析（LC-MS/MS）に供したところ、121種のタンパク質が特定された。Cul1はその中に含まれていた。Cul1が、研究代表者の着目する性的二型ニューロンの一つ、mALに発現することをAnti-Cul1抗体による免疫組織化学染色によって確認した。また、Cul1を雌の当該ニューロンにおいてノックダウンしたところ、Lola29Fの産生が阻害された。このようなニューロンでは、コントロールと比べて高い頻度（～40%）で雄のみが持つ神経突起が異所的に形成され、脱雌化が認められた。上記の結果は、Cul1がLola29Fの産生にかかわる必須の分子であることを示唆している。
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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
本研究計画は、Lola29Fタンパク質の産生に関わるユビキチン・プロテアソーム経路の制御因子を特定することを一つの目標として設定している。本年度はこの因子の一つを、見つけるに至った。特定された121種のタンパク質の中には、Cul1以外にも候補タンパク質が含まれていると推察され、その機能解析を通じて複数の制御因子を特定することが可能と見込まれるため。
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| Strategy for Future Research Activity |
Lola isoform Qタンパク質の分解をN末端部構造に留め、C末端部構造を分解から守る制御に機構についてはほとんど分かっていない。前述のように研究代表者は、Lola29Fタンパク質の産生が、培養細胞株S2でも起こることを見出している。これを利用して、ゲノムワイドなスクリーニングを行う。Drosophila RNAi Screening Center（ハーバード大学）のGenome-wide RNAi Libraryを用い、特定遺伝子をターゲットとするdsRNAをLola isoform Qタンパク質の発現ベクターと共にS2細胞に導入し、それによって切断産物（Lola29F）の産生を抑制あるいは亢進する遺伝子を明らかにする。特に、ユビキチン・プロテアソーム経路の構成遺伝子や、その制御遺伝子の関与が推察されるため、まだ特定されていないユビキチン活性化酵素E1や、ユビキチン結合酵素E2、基質タンパク質の認識に決定的な役割を担うF-boxタンパク質に着目し、Lola29Fの産生にかかわる分子を特定してゆく。また、これら分子のin vivoにおける表現型解析についても行う。
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| Causes of Carryover |
Genome-wide RNAi Libraryによるスクリーニングを今年度に行う予定であったが、Lola29Fの産生機構について新たな研究成果（上記）が得られたため、計画を変更してその解析を行うこととし、当初予定していたGenome-wide RNAi Libraryによるスクリーニングを次年度に行うこととしたため、未使用額が生じた。次年度に行うスクリーニングにその経費を充てることとしたい。
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Research Products
(4 results)
