ショウジョウバエ脳における学習記憶中枢形成機構の分子遺伝学的解析

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13045005
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 古久保 克男 (徳永 克男) 筑波大学, 生物科学系, 助教授 (00272154)
• 研究分担者: 丸尾 文昭 筑波大学, 生物科学系, 助手 (30199921) ; 中川 リリア 筑波大学, 生物科学系, 講師 (80300888)
• キーワード: 脳 / 発生 / 遺伝子 / ショウジョウバエ / 学習 / 記憶

研究概要

脳の高次構造の形成と可塑性を制御する分子機構を研究するにあたり、ショウジョウバエの脳はすぐれた研究材料を提供している。中でも、ショウジョウバエキノコ体は、脳容積の6割を超える発達した神経構造であり、学習記憶をはじめ多様な高次脳機能の中枢である。また、dunce, rutabaga等の多数の学習記憶遺伝子の発現部位である。成虫脳のキノコ体については、多くの研究が報告されているが、その初期発生様式と制御遺伝子については、神経構造の複雑さに阻まれ、断片的知見しかない。我々は、キノコ体特異的なさまざまな分子指標を基準に、幼虫期キノコ体が哺乳類の脳皮質と類似する発達した神経層を形成していることを発見した(Kurusu et al.,2001)。新しく開発されたMRACM神経モザイク法(Luo et al.,1999)では、GAL-4/UASシステムを基礎に、転写因子GAL-4に対する特異的抑制因子GAL-80がさらに組み込まれており、これにより、特異的染色体組替えにより突然変異を誘導された神経細胞クローンのみをGFP標識し、その発生過程を動的に観察することができる。このモザイク解析法により、キノコ体の新生神経がまず中核に投射した後、分化するに従い周辺層へ移動してゆくことが示された。また、このような層形成には複数の神経接着分子の関与が予想されるが、ショウジョウバエのIg接着分子ファミリーの一つであり、相同接着を促進するFASIIタンパクが、キノコ体層構造の形成に必須の機能を持つことを明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] Adachi, Y., Nagao, T., Saiga, H., Furukubo-Tokunaga, K.: "Cross-Phylum Regulatory Potential of the Ascidian Otx Gene in Brain Development in Drosophila melanogaster"Dev. Genes Evol.. 211. 269-280 (2001)
• [文献書誌] Kurusu, M., Awasaki, T., Masuda-Nakagawa, L., Kawauchi, H., Ito, K., Furukubo-Tokunaga, K.: "Embryonic and Larval Development of the Drosophila Mushroom Bodies : Concentric Layer Subdivisions and the role of fasciclin II"Development. 129. 409-419 (2002)