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2014 年度 実施状況報告書

神経活動依存的な遺伝子発現を利用した昆虫の性フェロモン神経回路の可視化と機能解析

研究課題

研究課題/領域番号 26850218
研究機関金沢大学

研究代表者

木矢 剛智  金沢大学, 自然システム学系, 助教 (90532309)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
キーワードカイコ / ショウジョウバエ / 性行動 / フェロモン / fruitless / Hr38 / 神経活動 / 初期応答遺伝子
研究実績の概要

本研究の目的は、本研究者が新規に同定した神経活動依存的発現を示す遺伝子Hr38を利用して、神経回路の可視化と操作を行うことで、外界からの感覚情報が行動を制御する神経機構の一端を明らかにすることにある。特に性フェロモンと性行動をモデル系とすることで、感覚入力依存的な行動制御の神経機構に迫ることを目指している。
①カイコガをモデルとした研究
これまでにカイコガを用い、Hr38発現依存的な遺伝子発現制御法を構築してきた(NBREシステム)。本方法を用い、神経活動依存的に十分な転写活性を持つ遺伝子組換えカイコガ系統の作出に取り組んだ。26年度初めには、p65やVP16(強力な転写活性化ドメイン)を融合したGAL4を発現するカイコガを作出したが、ほぼすべての系統で致死となってしまい、系統の樹立が出来なかった。これはおそらくGAL4の細胞毒性が出たためと考えられる。次に、p10Tなどの翻訳エンハンサーを組み込んだベクターでGAL4を発現させる系統を作出したところ、非常に大きな発現量増加が認められた。現在、性フェロモン依存的にGFPを発現した神経回路の可視化を行い、細胞の投射パターンを丁寧に解析しているところである。
②ショウジョウバエをモデルとした研究
ショウジョウバエではHr38転写開始点にGAL4が挿入された系統が確立できていたので、これを利用した神経回路の可視化法の確立を完了した。性行動に伴ってGFPが発現する細胞の詳細かつ網羅的な同定を行った。これらの細胞の多くは性決定遺伝子であるfruitlessと共発現することを見出した。現在、fruitless陽性細胞のなかでも性行動に伴って活動する神経細胞の機能解析を開始したところである。
これらの研究を通して、昆虫で初めての、有用な神経回路マッピング法を完成させたい。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初の計画通り、カイコガにおいては目的のGAL4系統の確立に成功し、ショウジョウバエにおいては活動依存的な神経回路可視化法の確立に成功しているので、おおむね計画は順調に進展していると考えられる。

今後の研究の推進方策

①カイコガ
今後は、活動依存的にラベルされた神経細胞の詳細な解析を行う。さらにはこれらの細胞にGCaMPやdTrpA1やTeTxLCを発現させることで、機能の詳細を調べる。
②ショウジョウバエ
活動依存的にラベルされた細胞が性行動に果たす役割の機能解析を行う。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 2件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Establishment of tools for neurogenetic analysis of sexual behavior in the silkmoth, Bombyx mori2014

    • 著者名/発表者名
      Kiya T, Morishita K, Uchino K, Iwami M, Sezutsu H
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: 9(11) ページ: e113156

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0113156

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Splicing variants of NOL4 differentially regulate the transcription activity of Mlr1 and Mlr2 in cultured cells2014

    • 著者名/発表者名
      Takayanagi-Kiya S, Misawa-Hojo K, Kiya T, Kunieda T, Kubo T
    • 雑誌名

      Zoolog Sci.

      巻: 11 ページ: 735-40.

    • DOI

      doi: 10.2108/zs140049

    • 査読あり
  • [学会発表] 神経活動依存的に発現する遺伝子Hr38を用いたショウジョウバエ脳においてメスに反応する神経細胞の検出2014

    • 著者名/発表者名
      木矢 剛智、佐藤 優希、岩見 雅史
    • 学会等名
      日本分子生物学会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜、横浜、神奈川
    • 年月日
      2014-11-24 – 2014-11-27
  • [学会発表] Hr38の神経活動依存的発現を利用した、カイコガの脳において性フェロモンに応答する神経回路の可視化2014

    • 著者名/発表者名
      山田 裕果, 原 千穂, 内野 恵郎, 櫻井 健志, 神崎 亮平, 瀬筒 秀樹, 岩見 雅史, 木矢 剛智
    • 学会等名
      日本分子生物学会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜、横浜、神奈川
    • 年月日
      2014-11-24 – 2014-11-27
  • [学会発表] 初期応答遺伝子Hr38はショウジョウバエの長期記憶において重要な役割を果たす2014

    • 著者名/発表者名
      箕口昌杜、大村知世、長田有加、佐藤翔馬、坂井貴臣、岩見雅史、木矢剛智
    • 学会等名
      日本分子生物学会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜、横浜、神奈川
    • 年月日
      2014-11-24 – 2014-11-27
  • [学会発表] 昆虫の生得的行動の神経基盤:活動依存的な神経回路可視化法の開発によるアプローチ2014

    • 著者名/発表者名
      木矢 剛智
    • 学会等名
      日本動物学会中部支部会
    • 発表場所
      金沢大学臨海実験所、能登、石川
    • 年月日
      2014-11-22 – 2014-11-23
    • 招待講演
  • [学会発表] Visualization of neural activity of forager honeybee brain by IEGs2014

    • 著者名/発表者名
      Taketoshi Kiya
    • 学会等名
      International Union for the Study of Social Insects
    • 発表場所
      Cairns Convention Centre, Queensland, Australia
    • 年月日
      2014-07-13 – 2014-07-18
    • 招待講演
  • [学会発表] Detection of neurons that respond to female in the brain of male Drosophila, using a neural activity marker gene, Hr382014

    • 著者名/発表者名
      Taketoshi Kiya, Masafumi Iwami
    • 学会等名
      JDRC11
    • 発表場所
      金沢歌劇座、金沢、石川
    • 年月日
      2014-06-04 – 2014-06-06
  • [図書] 生化学誌87巻2号2015

    • 著者名/発表者名
      木矢 剛智
    • 総ページ数
      4
    • 出版者
      公益社団法人日本生化学会

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公開日: 2016-06-01  

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