2021 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 | ancV1R / 鋤鼻器官 / 脊椎動物 / 進化 |
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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。2021年度においては①に関しては解析を進めているところで、②はすで2020年度で論文化に至り、現在はさらなる解析を進めているところである。③については、鋤鼻器官獲得の進化的起源に関する内容をまとめたものを論文化したため、主にこれについての詳細を現在までの進捗にて説明する。
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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、これらの行動学的な実験によりancV1Rを失った個体は異性のフェロモン受容に異常をきたしていることを強く示唆する結果を得ていた。ancV1R欠損メスマウスにおける行動異常の原因として、まず 既知フェロモン受容体タンパク質の鋤鼻神経細胞膜への移行不全の可能性を検証した。その結果、ancV1R欠損メスマウスにおいても特定の既知フェロモン受容体タンパク質が正常に膜移行していることが観察されたため、ancV1Rが既知フェロモン受容体タンパク質の正常な膜移行や軸索投射に関与している可能性は低いことが示唆された（未発表）。③に関しては、もっとも祖先的な条鰭類であるポリプテルスの嗅上皮の網羅的な遺伝子発現解析を実施し、特に鋤鼻器官もしくはその起源となる領域が存在するか否かをancV1Rの発現パターンを指標として検証した。その結果、このグループには鋤鼻神経細胞が集中するいわゆる鋤鼻器官は存在しなかった。そのため、脊椎動物における鋤鼻器官は肉鰭類のハイギョの祖先にその起源をもつと予想された。この成果の内容は国際誌「Zoological Letters」に掲載された。
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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。また、ancV1Rとリガンドが明らかになっている既知フェロモン受容体遺伝子を、培養細胞において機能発現させることで、既知フェロモン受容体のフェロモン受容におけるancV1Rの役割を調べていく。さらには肉鰭類のハイギョにおけるancV1Rの発現解析も実施し、鋤鼻器官の進化的起源についてより詳細にせまる。
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