2020 Fiscal Year Annual Research Report
The origin and mechanism of pheromone reception elucidated by novel vomeronasal receptor ancV1R
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20H03307
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
二階堂 雅人 東京工業大学, 生命理工学院, 准教授 (70432010)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
廣田 順二 東京工業大学, 生命理工学院, 教授 (60405339)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | V1R / フェロモン / 脊椎動物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々は、シーラカンスやポリプテルスなどの古代魚から陸生哺乳類まで、ほぼ全ての脊椎動物が共有するフェロモン受容体遺伝子ancV1Rを新規に発見した。ancV1Rは系統樹上ではV1Rファミリーに属しているものの、既知V1Rが１神経細胞に１種類の遺伝子（アリル）のみ発現するのに対し、ancV1Rは鋤鼻器官の全ての神経細胞に発現するという大きな違いがある。そのためancV1Rは既知V1Rとは機能的に大きく異なっていると予想される。また、鋤鼻器官全体に発現するancV1Rは、鋤鼻器官領域の探索・特定に利用することも可能であると考えられる。本研究の目的は、① 遺伝子改変マウスを用いたancV1Rの機能解明、② 鋤鼻器官の退化とancV1Rの偽遺伝子化に関わる相関性の解析、③ ancV1Rを指標とした脊椎動物における鋤鼻器官の進化的起源の解明にある。現在のところ、2020年度においては①、②に関して有用な解析結果が得られており、②は論文化に至っている。詳細は以下に説明する。
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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
本研究が掲げる３つの目的のうち、①に関してはancV1Rノックアウトメスマウス（ancV1R-KOメス）の作出に成功し、それをオスマウス（野生型）と接触させることで、その表現型解析を実施した。その結果、ancV1R-KOメスは野生型メスと比較すると、オスとの接触後に交尾に関わる一連の行動が減少し、むしろオスを拒否する行動が顕著に増加することが明らかとなった。続いて神経細胞応答のマーカーとして用いられるc-fosを指標とした解析によると、オスと接触後のancV1R-KOメスにおいて、活性化する鋤鼻神経細胞数が野生型と比較して顕著に減少していることも明らかとなった。これはancV1Rを介した異性のフェロモン受容に何らかの異常をきたしていることを強く示唆する結果となった。②に関してはゲノム情報が公開されている全261種に渡る哺乳類についてancV1Rを単離した上で、偽遺伝子化を引き起こすDNA変異の有無を検証した。 その結果, 鋤鼻器官が退化したことが分かっているクジラ, 上位の霊長類, 一部のコウモリ類については, どの種においても偽遺伝子化が検出された。つまりancV1Rの偽遺伝子化と、鋤鼻器官を介したフェロモン感覚の退化との間に強い相関性があることが示された。この②の成果については、進化分野の国際誌「Genome Biology and Evolution」に発表した。
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| Strategy for Future Research Activity |
①に関しては、ancV1R-KOメスにおいて、どのような機能が欠損して異性のフェロモン受容に異常を示しているかを明らかにしていきたいと考えている。具体的には、ancV1R-KO個体における、既知V1RのmRNA、タンパク質の細胞膜上での発現、さらにはその鋤鼻神経細胞の軸索投射などに異常がないかを野生個体と比較しながら検証する。③については、下位条鰭類に属するポリプテルスおよびスポッテットガーの嗅上皮切片を用いたin situ ハイブリダイゼーションおよび嗅覚器官のRNAseq解析を進めており、それらのデータを統合することで、条鰭類において鋤鼻器官の起源となる領域が存在するか否かを検証していく予定である。これらは結果がまとまり次第、論文化を目指す。
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