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解析

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14034206
• 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、学習記憶をはじめ多様な高次脳機能の中枢であるが、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。本年度は、キノコ体におけるeyeless遺伝子発現を制御する遺伝子領域と保存された配列を明らかにした。複眼におけるeyelessの発現は第2イントロンに制御されているが、この領域に転位因子の挿入を持つ変異体は複眼前駆体におけるeyeless遺伝子の発現が消失するものの、キノコ体を含めた脳における発現は影響を受けない。Eyeless遺伝子の様々な遺伝子部位をLacZ遺伝子と融合し、ショウジョウバエ脳発生過程における発現パターンを共焦点顕微鏡により解析した。この制御領域解析の結果、eyeless遺伝子の5'上流に存在する約5Kbの配列と第2イントロンの5'半分が脳におけるeyeless遺伝子の発現に必要であることが明かとなった。いろいろな程度の配列欠損と逆位を用いた解析から、複数のエンハンサー配列がキノコ体をふくむ脳発現に協調的に機能していることが示された。さらに、近縁種D.hydeiからeyeless遺伝子をクローニングして配列比較を行ったところ、キノコ体発現を促進する2種類の顕著な保存配列が存在することが示された。また、この保存配列の1つは、D.melanogasterが持つもう一つのPax6遺伝子であるtwin of eyeless遺伝子の制御領域にも存在していることが示された6この配列は、ショウジョウバエPax6遺伝子のキノコ体における発現を制御する進化的に保存された上流因子の結合部位であると推定されが、その実体についてはさらに分子レベルの解析をすすめる必用がである。

研究成果

• [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)
• [文献書誌] Furukubo-Tokunaga, K.: "Homeobox and nervous system development. in Encyclopedia of Neuroscience"Elsevier, New York. (印刷中). (2002)
• [文献書誌] 安達 在嗣, 古久保-徳永 克男: "Otx遺伝子の機能的互換性が示す脳の起源"比較生理生化学. 19(2). 146-152 (2002)
• [文献書誌] 古久保-徳永 克男: "ホメオボックス・ストーリー:形作りの遺伝子と発生・進化"ワルター.J.ゲーリング著、朝島 誠監修、共訳、東京大学出版会. 313 (2002)