A neuronal switching system from growth to maturation

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K06197
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 44020:Developmental biology-related
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: Shimada Yuko 筑波大学, 生存ダイナミクス研究センター, 助教 (30722699)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: キイロショウジョウバエ / ステロイドホルモン / 成熟 / 神経経路 / コラゾニン産生神経 / エクジステロイド生合成 / トランジスタシス / 蛹化

Outline of Final Research Achievements

The developmental process of many organisms involves a transition step from juvenile to adult stages, which is accompanied by a significant change in physiological state with the development of reproductive function. This change is mostly mediated by steroid hormone biosynthesis in response to the internal and external environment of the individual. However, few studies have investigated the molecular mechanisms that regulate the timing of development to maturity in an environment-dependent manner. In this study, we focused on the phenomenon of precocious pupariation, in which starvation conditions accelerate the timing of metamorphosis of the final instar larvae of the fruit fly Drosophila melanogaster. We found a new molecular mechanism by which steroid signaling is enhanced in the peripheral tissues during precocious pupation. The results of this research have led to the pursuit of the flexibility of biological responses in context-dependent manners throughout development.

Free Research Field

発生生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

多くの生物の発生過程には幼若期から成体期へと移行する変遷ステップがあり、生殖機能の発達を伴って生理状態が大きく変化する。この変化を担うのは、個体内外の環境に応答してステロイドホルモンが適切に生合成されることである。しかしながら、環境依存的に発育から成熟へのタイミングを図る分子機構を追究した研究は未だ数少ない。本研究では、キイロショウジョウバエを用いて、飢餓条件下の終齢幼虫が成熟のタイミングを早める現象（早熟蛹化）に着目した。そして、早熟蛹化では、末梢組織においてステロイドシグナリングが増強する分子機構を新たに見出した。本研究の成果は、発生過程における生体応答の柔軟性を追究する展開となった。