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2015 年度 実績報告書

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, 准教授 (90532309)

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

①神経活動依存的にGAL4を発現するカイコガ系統の選別と神経回路の可視化
神経活動依存的に発現するHr38の結合配列NBREをタンデムに繋ぎ、その下流にGAL4deltaを配置したカイコガ系統を作製した。この際、NBRE配列の繰り返し数・GAL4deltaの前後にタンパク質翻訳エンハンサー配列の付加などの様々な組み合わせの系統(おおよそ20系統)作成した。これらをすべて膜移行シグナル付加型GFP発現系統(UAS-mCD8GFP/UAS-myrGFP)と掛け合わせ、神経活動依存的にGFPを最も強く発現する系統を選別した。本系統を用い、性フェロモン(ボンビコール)刺激後のGFP発現パターンを可視化した。その結果、触角葉の大糸球体のボンビコールに反応する領域や脳後方背側の高次領域において顕著なGFPシグナルの増加・細胞の検出が出来た。特に脳後方背側の高次領域では、キノコ体に投射する神経だけでなく、性フェロモン情報処理に関与するデルタ領域に投射する神経(SMP神経)がGFPによってラベルされた。本研究期間中に、他グループからSMP神経が報告されてしまったため、本発見の新規性は薄れてしまったが、カイコガの脳において神経活動依存的に神経回路をラベル出来る方法を確立した点においては、本分野で大きな新規性を持つと考えられる。

②ショウジョウバエ脳高次領域で性行動時に活動する神経回路の同定と機能解析
Hr38遺伝子座にGAL4をノックインした系統を用い、神経活動が起こった細胞を可視化する手法を確立した。本手法を用いて、性行動時に活動のあった神経回路を可視化したところ、既知のP1神経等に加え、新たにasp2という神経クラスターが感覚入力依存的に活動していることを見出した。このasp2神経回路の機能解析を行ったところ、神経伝達を阻害すると性行動の開始は正常であるものの、遂行に障害が出ることを見出した。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2015

すべて 雑誌論文 (1件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 2件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] 神経活動依存的に発現する遺伝子Hr38を利用した昆虫の生得的行動時の神経活動の検出2015

    • 著者名/発表者名
      木矢剛智
    • 雑誌名

      生化学

      巻: 87 ページ: 221-224

    • DOI

      10.14952/SEIKAGAKU.2015.870221

  • [学会発表] ショウジョウバエ脳における活動依存的な神経回路可視化法の確立による性フェロモン情報を統合する脳領域の同定と機能解析2015

    • 著者名/発表者名
      木矢 剛智、岩見 雅史
    • 学会等名
      BMB2015(第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会大会 合同大会)
    • 発表場所
      神戸国際展示場
    • 年月日
      2015-12-02 – 2015-12-02
  • [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2015

    • 著者名/発表者名
      山田 裕果, 原 千穂, 内野 恵郎, 瀬筒 秀樹, 岩見 雅史, 木矢 剛智
    • 学会等名
      BMB2015(第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会大会 合同大会)
    • 発表場所
      神戸国際展示場
    • 年月日
      2015-12-02 – 2015-12-02
  • [学会発表] 初期応答遺伝子Hr38はCREBの下流遺伝子として発現し、キイロショウジョウバエの長期求愛記憶の形成を促進する2015

    • 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
      BMB2015(第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会大会 合同大会)
    • 発表場所
      神戸国際展示場
    • 年月日
      2015-12-01 – 2015-12-01
  • [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2015

    • 著者名/発表者名
      木矢剛智
    • 学会等名
      平成 27 年度 蚕糸・昆虫機能利用学術講演会
    • 発表場所
      札幌 北海道大学農学部
    • 年月日
      2015-09-26 – 2015-09-26
    • 招待講演
  • [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2015

    • 著者名/発表者名
      木矢剛智
    • 学会等名
      日本動物学会北海道支部第562回支部講演会
    • 発表場所
      札幌 北海道大学理学部
    • 年月日
      2015-09-25 – 2015-09-25
    • 招待講演
  • [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性行動時に活動した神経回路の可視化2015

    • 著者名/発表者名
      木矢 剛智、岩見 雅史
    • 学会等名
      第38回 日本神経科学大会
    • 発表場所
      神戸国際展示場
    • 年月日
      2015-07-28 – 2015-07-28
  • [図書] 研究者が教える動物実験 第2巻:神経・筋 26章・27章2015

    • 著者名/発表者名
      木矢剛智
    • 総ページ数
      9
    • 出版者
      共立出版

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公開日: 2017-01-06  

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