ミツバチの視覚情報処理を支える脳のモジュール構造の分子的構築の解析

• 研究領域: 神経系の動作原理を明らかにするためのシステム分子行動学
• 研究課題/領域番号: 21115506
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 久保 健雄 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (10201469)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円); 2010年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円); 2009年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
• キーワード: ミツバチ / キノコ体 / モジュール構造 / 視葉 / miRNA / エクダイソン / 初期応答遺伝子 / GABA / 視覚情報処理 / tau / futsch / MESK2 / 非翻訳性RNA

研究概要

ミツバチは高い視覚情報処理能力をもち、その働き蜂は巣から餌場までの距離と方向を8字ダンスにより仲間に伝達する。申請者等はミツバチ脳の"分子的解剖"を遂行し、脳の高次中枢(キノコ体)の中で、採餌飛行時の情報処理に関わると考えられる新しい"モジュール構造"に特異的に発現する遺伝子Clone #3を発見した。さらに、視覚中枢(視葉)で、明暗や物体の動きの感知に働くと考えられる"単極細胞"に選択的に発現する2つの遺伝子を発見した。本研究は、これらの既知、或いは未知のミツバチ脳の"モジュール構造"が視覚情報処理において果たす機能の解析を目的とした。
今年度は、先の単極細胞選択的に発現する遺伝子と、視葉の腹側の頭部に水平なゾーンを形成する領域に選択的に発現する遺伝子に関して論文発表した(Kakeno et al., 2010)。さらに、働き蜂で頭部選択的に発現する2種のmiRNAを同定し、その内1種が脳領野選択的に発現することから、脳領野選択的遺伝子発現の制御に関わる可能性を示した(Hori et al., 2011)。また、ミツバチではエクダイソン情報伝達系遺伝子がキノコ体選択的に発現することを示しているが、今年度はエクダイソン合成酵素群の遺伝子発現解析と組織培養を用いたエクダイソン合成検定から、働き蜂では卵巣に加えて脳でもエクダイソンが合成されている可能性を示唆し、脳で合成されたエクダイソンが'ニューロステロイド'として脳機能調節に働く可能性を提示した(Yamazaki et al., 2011)。さらに、採餌飛行蜂の脳で活動する神経細胞を初期応答遺伝子で検出したところ、GABA陽性(抑制性)と陰性(興奮性)の両者の神経細胞が活動していることが判明し、揉餌飛行時の脳では複雑な視覚情報処理がなわれることを示唆した(Kiya et al., 2010)。

研究成果

• [雑誌論文] Ecdysteroid biosynthesis in workers of the European honeybee Apis mellifera L. (2011)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki, Y.
  • 雑誌名: Insect Biochem.Mol.Biol. 巻: (掲載確定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Expression of two microRNAs, ame-mir-276 and -1000, in the adult honeybee (Apis mellifera) brain. (2011)
  • 著者名/発表者名: Sayaka H.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: (掲載確定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] In situ hybridization analysis of the expression of futsch, tau, and MESK2 homologues in the brain of the European honeybee (Apis mellifera L.). (2010)
  • 著者名/発表者名: Kaneko, K.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of GABAergic and non-GABAergic neuron activity in the optic lobes of the forager and re-orienting worker honeybee (Apis mellifera L.). (2010)
  • 著者名/発表者名: Kiya, T.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of GABAergic and non-GABAergic neuron activity in the optic lobes of the forager and re-orienting worker honeybee(Apis mellifera L.) (2010)
  • 著者名/発表者名: Kiya, T., Kubo, T.
  • 雑誌名: PLoS ONE 5(1)
  • NAID: 120002086458
  • 査読あり
• [雑誌論文] Expression of two microRNAs, ame-mir-276 and-1000, in the adult honeybee(Apis mellifera L.)brain (2010)
  • 著者名/発表者名: Hori, S., Kaneko K., Saito, T., Takeuchi, H., Kubo, T.
  • 雑誌名: Apidologie (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] In situ hybridization analysis of the expression of futsch, tau, and MESK2 homologues in the brain of the European honeybee(Apis mellifera L.) (2010)
  • 著者名/発表者名: Kaneko, K., Hori, S., Morimoto, M.M., Nakaoka, T., Paul, R.K., Fujiyuki, T., Shirai, K., Wakamoto, K., Tauboko, S.
  • 雑誌名: PLoS ONE 5(2)
  • 査読あり
• [雑誌論文] A trophic role for Wnt-Ror kinase signaling during developmental pruning in Caenorhabditis elegans (2009)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, Y., Hirotsu, T., Iwata, R., Kage-Nakadai, E., Kunitomo, H., Ishihara, T., Iino, Y., Kubo, T.
  • 雑誌名: Nat.Neurosci 12 ページ: 981-987
  • 査読あり
• [雑誌論文] Differential expression associated with age-dependent division of labor and neural subtype-specific expression of a novel non-coding RNA, Nb-1, in the honeybee(Apis mellifera L.)worker brain (2009)
  • 著者名/発表者名: Tadano, H., Yamazaki, Y., Takeuchi, H., Kubo, T.
  • 雑誌名: Insect Mol.Biol. 18 ページ: 715-726
  • 査読あり
• [学会発表] ニホンミツバチ脳における熱殺蜂球形成行動時の興奮領域の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 宇賀神篤
  • 学会等名: 第55回日本応用動物昆虫学会大会
  • 発表場所: 九州大学箱崎キャンパス
• [学会発表] Analysis of neural activity in the brain of Japanese honeybee attacking against giant hornet by forming a 'hot defensive ball' (2010)
  • 著者名/発表者名: 宇賀神篤
  • 学会等名: 第33回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸国際会議場
  • 年月日: 2010-12-08
• [学会発表] ミツバチ働き蜂の蛹脳における非翻訳性RNA Nb-1の増殖細胞選択的な発現 (2010)
  • 著者名/発表者名: 多田野寛人
  • 学会等名: BMB (Biochemistry and Molecular Biology) 2010
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 2010-12-08
• [学会発表] 初期応答遺伝子を用いたニホンミツバチ(Apis cerana japonica)脳における神経興奮検出系の確立 (2010)
  • 著者名/発表者名: 宇賀神篤
  • 学会等名: 日本動物学会 第81回大会
  • 発表場所: 東京大学駒場キャンパス
  • 年月日: 2010-09-25
• [学会発表] ミツバチ働き蜂の蛹脳における非翻訳性RNA Nb-1の増殖細胞選択的な発現 (2010)
  • 著者名/発表者名: 多田野寛人
  • 学会等名: 日本動物学会 第81回大会
  • 発表場所: 東京大学駒場キャンパス
  • 年月日: 2010-09-23
• [学会発表] Developmental stage- and task-dependent change in the expression of a non-coding RNA, Nb-1, in the worker honeybee brain (2010)
  • 著者名/発表者名: Tadano, H.
  • 学会等名: IUSSI (International Union for the Study of Social Inseccs) 2010
  • 発表場所: Copenhagen Denmark
  • 年月日: 2010-08-10
• [学会発表] 初期応答遺伝子を用いたニホンミツバチ(Apis cerana japonica)脳における神経興奮検出系の確立 (2010)
  • 著者名/発表者名: 宇賀神篤
  • 学会等名: 包括脳ネットワーク夏のワークショップ
  • 発表場所: ホテルさっぽろ芸文館
  • 年月日: 2010-07-29
• [学会発表] Division of labor-, developmental stage-, sex-, and neural cell type-selective expression of a non-coding RNA, Nb-1, in the honeybee(Apis meilifera L.)brain (2009)
  • 著者名/発表者名: Tadano, H., Yamazaki, Y., Takeuchi, H., Kubo, T.
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2009-12-11
• [学会発表] Analysis of the brain substructures using region-preferential genes of the honeybee (2009)
  • 著者名/発表者名: 金子九美、森本舞、堀沙耶香、中岡貴義、竹内秀明、久保健雄
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2009-12-11
• [学会発表] Recent progress in the 'molecular dissection' of the honeybee brain (2009)
  • 著者名/発表者名: 金子九美、森本舞、堀沙耶香、中岡貴義、竹内秀明、久保健雄
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2009-12-11
• [学会発表] Analysis of a novel non-coding RNA, Nb-1, whose expression changes in the honeybee brain in a division of labor-dependent manner (2009)
  • 著者名/発表者名: Tadano, H., Yamazaki, Y., Takeuchi, H., Kubo, T.
  • 学会等名: 日本動物学会第80回大会
  • 発表場所: 静岡
  • 年月日: 2009-09-17
• [学会発表] Differential expression associate with age-dependent division of labor and neural subtype-specific expression of a novel non-coding RNA, Nb-1, in the honeybee(Apis mellifera L.)worker brain (2009)
  • 著者名/発表者名: Tadano, H., Yamazaki, Y., Takeuchi, H., Kubo, T.
  • 学会等名: Neuroscience 2009
  • 発表場所: Chicago, USA
• [備考]
  • URL: http://www.biol.s.u-tokyo.ac.jp/users/saibou/lab.html
• [備考]
  • URL: http://kubo.biol.s.u-tokyo.ac.jp/