シナプス接続の獲得/喪失による生殖隔離の進化とその分子基盤
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19K22453
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 45:Biology at organismal to population levels and anthropology, and related fields
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
石川 由希 名古屋大学, 理学研究科, 講師 (70722940)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2019)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2019: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
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| Keywords | フェロモン選好性 / ショウジョウバエ / 神経接続 / 生殖隔離 / フェロモン / シナプス接続 |
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| Outline of Research at the Start |
行動的な生殖隔離の進化は、種分化や性選択を介してさらなる形質進化を駆動する。生殖隔離の進化には脳内の情報処理プロセスの変化が重要であると考えられるが、神経回路の複雑性のためその機構は未知であった。私はフェロモンに対する選好性の進化によって生殖隔離を実現したショウジョウバエをモデルにこの解明に挑戦する。これまでの研究から、私はこの生殖隔離の進化が『フェロモンの特徴抽出回路におけるシナプス接続の獲得/喪失による』という作業仮説を立てた。本研究は、モデル生物の近縁種に遺伝学的ツールを導入して比較し、この仮説を検証する。さらに、このシナプス接続の進化を決める分子発生遺伝機構を探索する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
行動的な生殖隔離の獲得は、種分化や性選択を介してさらなる形質進化を駆動する。本研究は、フェロモン選好性の変化によって生殖隔離を実現したキイロショウジョウバエとオナジショウジョウバエをモデルに、この選好性の進化をもたらした情報処理プロセスの特定を目指す。
本研究の提案する「シナプス獲得／喪失仮説」を検証するために、遺伝学的ツールの整備されていないオナジショウジョウバエと同様のフェロモン選好性を持つF1雑種をオナジ型フェロモン選好性のモデルとして用いた。当該年度は、フェロモン特徴抽出回路を構成する７種のニューロン群間のシナプス接続をGRASP法を用いてキイロショウジョウバエと雑種で比較した。その結果、特定の神経接続のみがF１雑種において失われていることが示唆された。一方近年、GRASP法には、神経接続以外でGFPが再構成される偽陽性が報告されている。今回特定した神経接続の差異が偽陽性に起因するものではないことを確かめるため、特定の神経接続のシナプス前細胞とシナプス後細胞を標識し、観察するtwo-TagEM法を用いた。当該年度は、本研究で特定した神経接続のシナプス前細胞のミトコンドリアとシナプス後細胞の細胞膜にペルオキシダーゼを発現させる系統を確立し、これらを同時に標識観察できる条件を検討した。様々な条件を検討した結果、これら２種類の細胞を同時に標識できる条件を確立することができた。今後はこの条件を用いて特定した神経接続を透過電子顕微鏡レベルで観察することを目指す。
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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
現在まで、本研究の提案する「シナプス獲得／喪失仮説」を検証するために、GRASP法を用いて神経接続の比較を完了させることができた。その結果、オナジ型のフェロモン特徴抽出回路において特定の神経接続が喪失している可能性が示唆された。これをさらに確かめるために、特定の神経接続を透過電子顕微鏡レベルで観察するtwo-TagEM法を当該研究室で新たに立ち上げ、着目している神経接続を構成するシナプス前細胞とシナプス後細胞を同時に標識する条件を確立できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在までの研究で、GRASP法により「シナプス獲得／喪失仮説」を検証できる標的である神経接続を特定することができ、またこれを確認するためのtwo-TagEM法についての条件検討も完了した。今後は、この条件を用いて、GRASP法で特定された神経接続を透過電子顕微鏡レベルで確認する。さらに、この神経接続の発生過程を観察し、キイロ型とオナジ型の神経接続の違いがどのような発生機構の歳によって生じるのかを特定する。
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Report
(1 results)
Research Products
(3 results)
