研究課題
多くの動物は、自身への脅威となる外敵の接近時や、同種他個体である配偶者候補やその競合相手とかわすコミュニケーションの際などに、音を用いて周囲の状況を知覚し、それにより、自身の生存や生殖につなげる。本研究は、このような音の認識の最初の段階である、音の高さの弁別を担うメカニズムに着目する。特に、聴感覚細胞の「電気的チューニング」の分子機構を、キイロショウジョウバエをモデルにして解明することを目的とする。前年度までに、ショウジョウバエにおいてBKチャネルをコードするslowpoke遺伝子に着目し、聴感覚細胞の「電気的チューニング」への関連を調べてきた。その結果、slowpoke自体の聴覚行動への影響は確認できなかったが、その関連因子において、聴覚行動発現への関与を検出できた。しかしその検証実験の過程で、現状で利用している聴覚行動実験系の感度が低い、という問題点が明らかになった。そこで今年度は、これまで利用していたオス個体を用いた行動実験系に加えて、最近確立した、メス個体を用いた聴覚行動実験系も用いた解析に着手した。未交尾のメスに対して人工音を与えた際の、オス受け入れ活性の上昇率を解析する、という方法を検討し、メス個体を用いた聴覚行動実験系の最適条件を決定した。また、聴感覚細胞の解剖学的特性を把握するため、ショウジョウバエ聴覚器を構成する、機能的に異なる５種類の感覚細胞の組み合わせパターンを調査した。その結果、異なる機能特性を持つ２種類の感覚細胞がペアになって、聴覚器内部の感覚子に格納されていることが判明した。
2: おおむね順調に進展している
当初の研究計画に沿って、キイロショウジョウバエのBKチャネルをコードするslowpoke遺伝子の、聴覚における機能解析を、様々なパラメータを持つ一連の人工音を用いた聴覚行動実験を利用して進めてきた。当初、使用を予定していた、ショウジョウバエのオス成虫を用いた聴覚行動実験系は、感度不足であるため本研究計画の実施には適さないことが判明したが、その代替方法として、今回新たにメス成虫を用いた聴覚行動実験系の整備を行うことができた。また、聴感覚細胞の解剖学的特性として、振動応答性や周波数特性など、異なる機能特性を持つ２種類の感覚細胞がペアになって、ショウジョウバエの聴覚器内部の「感覚子」と呼ばれる感覚器ユニットに格納されていることが判明した。感覚子の内部に共存する感覚細胞間では、細胞外液を共有することによりシナプスを介さない情報伝達が生じている可能性があるため、この発見は、聴感覚細胞の「電気的チューニング」の全体像を理解する上では欠かせない知見である。以上の理由により、本研究課題は概ね順調に進展していると評価できる。
今後は、これまでに条件検討を終えた、メス成虫を用いた聴覚行動実験系を用いて、キイロショウジョウバエのBKチャネルを形成するSlowpokeの関連因子の、聴感覚細胞における機能解析を行う。関連因子の遺伝子発現を抑制した際の、人工音に対する応答行動や、聴感覚細胞の応答様式を解析することで、聴感覚細胞の「電気的チューニング」への関連を解明する。
本研究計画で実施を予定していた、聴覚行動実験系の感度が低い、という問題点が明らかになったことを受けて、新たな聴覚行動実験系の確立を進めた。そのため、全体的な実験予定が遅れたため、実験の遂行に必要な技術補佐員の雇用を延期した。次年度にはこの実験を行うため、技術補佐員の雇用のための人件費として使用する予定である。
すべて 2020 2019
すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 1件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件)
Current biology
巻: 30 ページ: 396, 407
10.1016/j.cub.2019.11.065
The Journal of comparative neurology
巻: 24877 ページ: 1, 31
10.1002/cne.24877
Frontiers in Physiology
巻: 10 ページ: 1552
10.3389/fphys.2019.01552
Frontiers in neuroscience
巻: 13 ページ: 626
10.3389/fnins.2019.00626
Brain and nerve = Shinkei kenkyu no shinpo
巻: 71 ページ: 599, 609
10.11477/mf.1416201322
The Journal of experimental biology
巻: 222 ページ: 1, 11
10.1242/jeb.196329
Journal of neurogenetics
巻: 33 ページ: 64, 74
10.1080/01677063.2019.1611805
