研究課題
基盤研究(A)
本研究では、雄が同性愛求愛を行い雌とは交尾をしないキイロショウジョウバエの突然変異体系統、satoriを武器として、性指向性成立の生物学的基盤を解明する。同系統の雄が同性愛行動をとるにあたっては、fruitless (fru)と呼ばれる遺伝子座の機能喪失に加えて、成虫羽化後の一定期間を雄の集団で生活することが必要条件であり、遺伝と環境との相互作用を取り持つ分子基盤の実体が何なのか、この卓越した遺伝学のモデル生物を用いて解き明かす。
キイロショウジョウバエの突然変異体、satoriは、ニューロンの雄化因子を産生するfruitless遺伝子の機能喪失により、雄が同性愛行動を示すことから発見された。satori変異体雄の同性に対する求愛は、成虫羽化後に隔離して社会経験を剥奪することによって顕著に抑制される。一方、野生型成虫の雄では、羽化後の隔離によって雌に対する求愛活性が亢進するが、雄に対しての求愛が誘導されることはない。本研究では、この様な経験依存的な本能行動の修飾の分子細胞機構を解析した。まず、in vivo whole cell patch clamp法による電気生理学的解析を、雄の求愛を開始させるP1ニューロンを対象として実施した。その結果、野生型の雄では、集団生活の経験によって特定の電位依存性K+電流の増強が起こり、逆に社会経験剥奪はそれを抑制した。これに対してsatoriをはじめ、fruitless変異体のオスでは、集団生活によってK+電流は抑制され、隔離によって増強された。最も顕著な変化を示したのはSh遺伝子産物が媒介する一過性K+電流であった。続く分子レベルでの解析では、翻訳されつつあるmRNAをSTRAPと呼ぶ新手法で濃縮してRNA-seqを行った。STRAP法では、mRNAをタグ標識したリボゾームタンパク質を用いて免疫沈降する。そのリボゾームタンパク質はP1を含む約100個のニューロンにGAL4-UASシステムにより限定して発現させる。こうしてP1をターゲットとしたRNA-seqによって、社会経験依存的に転写・翻訳が上昇または減少するdifferentilly expressed genes(DEG)を特定した。その中にはSh遺伝子やそのパートナータンパク質が含まれており、その詳細な解析によって本能行動の経験による変容の分子基盤の核心部が明らかになるものと期待している。
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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