ショウジョウバエ学習記憶中枢の形成と制御遺伝子網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: 13440224
• 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。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、断片的知見しかない。これまでに我々は、キノコ体前駆細胞で、ショウジョウバエのPax6相同遺伝子であるeyelessとtwin of eyeless、および複眼形成遺伝子dachshundがキノコ体の形成に重要な機能を持つことを報告してきた。また、キノコ体では、eyelessを中核としつつも、複眼形成過程とは明らかに異なる制御ネットワークが関与することを示してきた。このような研究を基礎にキノコ体形成を支配する新たな制御遺伝子を探索するために、677系統のGAL-4エンハンサートラップの胚期脳における発現をスクリーニングし、キノコ体前駆細胞で発現する34の系統を同定した。また、ショウジョウバエゲノムプロジェクトESTクローンの発現を解析し、これまでにキノコ体前駆細胞で発現する11個のクローンを同定し、かつ15系統のPエレメント挿入系統を同定した。さらに、逆PCRにより回収した染色体配列を解析し、前駆細胞で発現するホメオボックスタンパクを含む多数の核内因子を新たに同定した。また我々は、これら転写制御遺伝子の発現解析の過程で、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。新しく開発されたMRACM神経モザイク法により、新生神経は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、神経細胞接着因FASII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., Nagano, T., Saiga, H., Furukubo-Tokunaga, K.: "Cross-Phylum Regulatory Potential of the Ascidian Olx 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. M., 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)