昆虫休眠誘導現象をアッセ係に用いる記憶形成分子機構の解析

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11170204
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 早川 洋一 北海道大学, 低温科学研究所, 助教授 (50164926)
• 研究分担者: 島田 公夫 北海道大学, 低温科学研究所, 助手 (30001663)
• キーワード: 昆虫 / 脳 / 記憶 / 休眠 / ドーパミン / ドーパ脱炭酸酵素 / レードーバ / GBP

研究概要

本研究の目的は、短日飼育条件で休眠誘導される昆虫において、その短日記憶が中枢神経系でどのように保持されるかを分子レベルで明らかにすることである。蛹休眠性を持つヨトウガ幼虫を用いたこれまでの研究によって、休眠誘導にはドーパミンが何らかの形で関与していることが分かっている。そこで、まず市販のドーパミン抗体および自作のドーパミン生合成酵素dopadecarboxylase抗体用い、短日、長日に置かれた幼虫脳組織免疫染色を行った。その結果、背側中央域の前大脳表層に近い2対の神経細胞で短日特異的なドーパミン濃度上昇が見られることが明らかになった。また、この短日飼育条件下の幼虫脳内では、コントロールの長日条件下の幼虫脳よりもDNA合成能が高まっていることが分かった。BRDUの取り込みから細胞増殖が盛んな領域が上記のドーパミン産生ニューロン近傍の細胞群であることも確認した。次に、短日飼育幼虫と長日飼育ながらL-DOPA経口投与
(休眠誘導される条件)した幼虫脳内で特異的に発現が高まるmRNAを同定するためサブトラクションクローニングを行った。その結果、両条件下で長日飼育幼虫よりも明らかに高い発現が見られる遺伝子としてactivated protein kinase C receptor(RACK)遺伝子が同定できた。Protein kinase Cが細胞増殖に関与することはこれまでも多くの報告があることでもあり、Protein kinase C活性発現に不可欠なRACKが上記短日条件下での幼虫脳内の細胞増殖現象と関連する可能性も高い。今後、短日条件下のドーパミン上昇、細胞増殖促進、さらに、RACK遺伝子発現上昇がどのように短日経験記憶形成に関与しているか各々との関連も含めて解析して行かなければならない。

研究成果

• [文献書誌] Noguchi,H.: "Dopamine is a key factor for the induction of egg diapause of the silkworm, Bombyx mori."Eur.J.Biochem.. 268. 1-8 (2001)
• [文献書誌] Strand,M.R.: "Plasmatocyte spreading peptide (PSP1) and growth blocking peptide (GBP) are multifunctional homologs."J.Insect Physiol.. 46. 817-824 (2000)
• [文献書誌] Kostal,V: "Circadian component influences the photoperiodic diapause in a drosophilia fly, Chymomyza costata."J.Insect Physiol.. 46. 887-896 (2000)
• [文献書誌] Hayakawa,Y: "Distribution of growth-blocking peptide in the insect central nervous tissue."Cell Tissue Res.,. 300. 459-464 (2000)
• [文献書誌] Volkman,B.F.: "Structure of the insect cytokine peptide,plasmatocyte-spreading peptide 1, from Pseudoplusia includens."J.biol.Chem.,. 274. 4493-4496 (1999)
• [文献書誌] Aizawa,T.: "Solution structure of an insect growth factor, growth-blocking peptide."J.Biol.Chem.,. 274. 1887-1890 (1999)