行動制御の性差を生み出す神経メカニズムの解明

• 研究課題/領域番号: 19K06911
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分46010:神経科学一般関連
• 研究機関: 埼玉医科大学
• 研究代表者: 周防 諭 埼玉医科大学, 医学部, 准教授 (20596845)
• 研究分担者: 坪井 貴司 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (80415231)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: 行動 / 性差 / C. elegans / 精子 / 運動量 / 自発運動量 / 交尾 / ドーパミン / 神経伝達物質 / 性行動 / 受容体 / カルシウム / 自発運動 / 行動状態

研究開始時の研究の概要

本研究は、神経機能の解析に有用なモデル生物C. elegansを用いて、自発運動の性差を解析することで、行動の性差を生み出すメカニズムを分子レベル、神経回路レベルで解明する。まず、伝達物質欠損変異体の解析から自発運動の性差を生み出すのに寄与する伝達物質を同定する。次に、蛍光プローブを用いたイメージング解析により神経細胞でのシグナル伝達の性差を明らかにする。さらに、遺伝子発現解析や遺伝学的スクリーニングにより神経伝達の性差に影響を及ぼす因子を同定し、その作用機序を調べることで、神経伝達に性差が生み出されるメカニズムを明らかにする。

研究成果の概要

行動の性差は動物が効率的に繁殖するために重要であるが、そのメカニズムには不明な点が多い。線虫C. elegansには、自家受精できる雌雄同体と、雌雄同体と交配するオスが存在し、交配相手が必要でない雌雄同体はオスよりも自発運動量が小さい。本研究では、雌雄同体の運動は精子により抑制されることを発見し、交配相手が必要かどうかによって性特異的に探索行動を制御する機構を明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

哺乳類を含め多くの生物で、交尾によってメスの体内に入った精子はしばらくの間、貯蔵される。交尾後にメスの行動に変化が見られることが、いくつかの動物種で報告されているが、これは交尾によるのか、それとも貯蔵精子によるのか、不明な点が多い。本研究では、線虫の雌雄同体を用いることで、交尾と関係なく、精子によって行動に変化が起きることを明らかにし、精子による適応的な行動制御を明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Sperm function is required for suppressing locomotor activity of C. elegans hermaphrodites (2024)
  • 著者名/発表者名: Suo Satoshi
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 19 号: 1 ページ: e0297802-e0297802
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0297802
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Small molecule inhibitors of α-synuclein oligomers identified by targeting early dopamine-mediated motor impairment in C. elegans (2021)
  • 著者名/発表者名: Chen KS, Menezes K, Rodgers JB, O’Hara DM, Tran N, Fujisawa K, Ishikura S, Khodaei S, Chau H, Cranston A, Kapadia M, Pawar G, Ping S, Krizus A, Lacoste A, Spangler S, Visanji NP, Marras C, Majbour NK, El-Agnaf OMA, Lozano AM, Culotti J, Suo S, Ryu WS, Kalia SK, Kalia LV
  • 雑誌名: Molecular Neurodegeneration 巻: 16 号: 1 ページ: 77-77
  • DOI: 10.1186/s13024-021-00497-6
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Internal sperm regulates locomotor behaviors of C. elegans hermaphrodites. (2023)
  • 著者名/発表者名: 周防諭
  • 学会等名: 第46回日本神経科学大会
• [学会発表] Hermaphrodite behavior is modulated by mating (2022)
  • 著者名/発表者名: 周防諭
  • 学会等名: 線虫研究の未来を創る会 2022
• [学会発表] 線虫C. elegans雌雄同体の行動の精子による制御の解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 周防諭
  • 学会等名: 第45回分子生物学会年会
• [学会発表] Sperm regulates behavioral states in hermaphrodites (2021)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Suo
  • 学会等名: 23rd International C. elegans Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Sperm regulates locomotor behavior of hermaphrodites (2021)
  • 著者名/発表者名: 周防諭
  • 学会等名: 線虫研究の未来を創る会
• [学会発表] C. elegansでは貯蔵された精子によって雌雄同体の行動が変化する (2021)
  • 著者名/発表者名: 周防諭、丸山敬
  • 学会等名: 日本分子生物学会年会
• [学会発表] C. elegansにおいてTGFβ経路はドーパミンによる性特異的な運動量の制御に関与する (2020)
  • 著者名/発表者名: 周防 諭, 原田 一貴, 丸山 敬, 坪井 貴司
  • 学会等名: 第43回日本神経科学大会
• [学会発表] Sexually dimorphic dopaminergic signaling regulates behavioral states of C. elegans (2019)
  • 著者名/発表者名: Suo, S., Harada, K., Matsuda, S., Kyo, K., Wang, M., Maruyama, K., Awaji, T., Tsuboi, T.
  • 学会等名: International C. elegans Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] ドーパミンは線虫C. elegansの運動量の性差を生み出す. (2019)
  • 著者名/発表者名: 周防 諭、原田 一貴、松田 翔吾、姜興起、王 旻、丸山 敬、淡路 健雄、坪井 貴司
  • 学会等名: Neuro2019 日本神経科学会大会・日本神経化学会大会
• [備考] 埼玉医科大学薬理学教室
  • URL: http://www.saitama-med.ac.jp/uinfo/yakuri/index.html