生得的行動を支配する微小脳機構の遺伝的解析

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11168205
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 磯野 邦夫 東北大学, 大学院・情報科学研究科, 助手 (70124550)
• キーワード: ショウジョウバエ / 味覚 / 受容体 / 脳

研究概要

交尾、防御、摂食など定型的で生得的な行動では脳に遺伝的に組み込まれた制御機構が行動発現において主要な役割を果たすと考えられている。遺伝学的な解析のできるショウジョウバエをもちい、主に交尾行動とその異常を感覚系突然変異体を用いて解析してきた。最終年度では今後の展開を目指し脳に軸索を送り行動を制御する感覚ニューロンに注目し、そこで特異的に発現する新たな遺伝子の同定を行った。ショウジョウバエの全ゲノム配列が昨年度決定され、配列解析により口器や触覚の化学受容ニューロンに特異的に発現するGタンパク質共役型受容体の大きな遺伝子ファミリーGR(Gustatory Receptors)が存在することが最近明らかになった。これらの遺伝子のコードする個々の受容体の機能についてはまだ未知であるが、すでに1990年代に嗅覚受容体遺伝子の同定により急速に脳内における情報処理機構の解明が進んだことで示されたように、今後フェロモン受容、味覚受容など交尾や摂食のような生得的行動を解発、制御する化学感覚の入力系について脳内へ投射する多様な受容細胞の軸索末端を個々見分けるための特異的マーカとしてきわめて有用である。そこでわれわれは摂食行動の異常を示すショウジョウバエの突然変異を多数分離、解析を行ったところ、味受容細胞に発現するGRの1つであるGr5aが、甘味受容体をコードする遺伝子であることを証明する研究成果を得た(1-4)。Gr5aの突然変異体では、口器の糖感受性受容細胞のGr5a遺伝子の発現とともに、その甘味応答が特異的に低下し、摂食行動に大きな変化を生ずることがわかった。また自然集団におけるGr5a遺伝子の多型変異が機能的に重要な部位に起こるアミノ酸置換を引き起こすことも明らかにした。Gr5aはショウジョウバエの化学受容体遺伝子の中で初めて機能的に明らかにされた受容体遺伝子であり、またほ乳類とともに無脊椎動物で初めて報告された甘味受容体遺伝子である。

研究成果

• [文献書誌] Ueno K., Ohta M., Morita H., Mikuni Y., Nakajima S., Yamamoto K, Isono K.: "Trehalose sensitivity in Drosophila correlates with mutations in and expression of the gustatory receptor gene Gr5a"Current Biology. 11. 1451-1455 (2001)
• [文献書誌] 磯野邦夫, 上野耕平, 太田雅之, 森田ひろみ, 山本和生: "ショウジョウバエの甘味受容体の同定-隣接するロドプシン型受容体と嗅味覚受容体ファミリー遺伝子"日本味と匂学会誌. 第8巻. 305-306 (2001)
• [文献書誌] 森田ひろみ, 上野耕平, 太田雅之, 磯野邦夫: "ショウジョウバエの味覚受容体 TREの糖応答スペクトル"日本味と匂学会誌. 第8巻. 621-622 (2001)
• [文献書誌] K.Isono, M.Ohta, H.Morita, K.Ueno.: "Drosophila sweet taste receptor"Pure Appl.Chem.. (in press). (2002)