ミツバチの視覚情報処理を支える脳のモジュール構造の分子的構築の解析

2009 年度 実績報告書

• 研究領域: 神経系の動作原理を明らかにするためのシステム分子行動学
• 研究課題/領域番号: 21115506
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 久保 健雄 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (10201469)
• キーワード: ミツバチ / 視覚情報処理 / 視葉 / キノコ体 / tau / futsch / MESK2 / 非翻訳性RNA

研究概要

ミツバチは高い視覚情報処理能力老もち、働き蜂は餌場の位置の情報を「8字ダンス」により仲間に伝達する。しかし、ミツバチの視覚情報処理の分子・神経基盤には不明な点が多い。申請者等はミツバチ脳の「分子的解剖」を行う過程で、高次中枢(キノコ体)や視覚中枢(視葉)で神経細胞のサブタイプ選択的に発現する遺伝子を発見した。本研究では、こうしたミツバチ脳の「モジュール構造」が視覚情報処理において果たす機能と、その成因を解析するため、(1)視葉の様々な神経細胞のサブタイプ選択的な遺伝子の同定、(2)当該遺伝子を発現する神経回路の可視化、(3)脳のモジュール構造の成因の分子レベルでの解析、を行う計画である。
今年度は(1)に関して、微小管結合タンパク質をコードし、「単極細胞」選択的に発現する2種類の遺伝子Tauとfutschに加え、視葉の腹側ゾーンに前後軸に沿って発現するMESK2を発見し、論文発表した(PLoS ONE)。MESK2発現細胞は、地上の視覚対象の認識に働く可能性がある。また、働き蜂脳でオクトパミン陽性細胞選択的に発現し、働き蜂の分業依存に発現変動する非翻訳性RNA,Nb-1に関して論文発表し(Insect Mol. Biol.)、さらに、Nb-1は変態期には増殖神経芽細胞選択的に発現すること、成虫の網膜では雄特異的に発現し、雌蜂では発現しないことを見出し、新規な多機能性RNA分子である可能性を提唱した。この他に、ミツバチ脳から見出された転写因子の線虫ホモログMBR-1の機能解析(Nat. Neurosci.)、初期応答遺伝子kakuseiを用いた採餌蜂脳における活動領域の解析(PLoS ONE)、ミツバチ脳で領野選択的に発現する新規なmiRNA(Apidologie)について論文発表した。

研究成果

• [雑誌論文] Analysis of GABAergic and non-GABAergic neuron activity in the optic lobes of the forager and re-orienting worker honeybee(Apis mellifera L.) (2010)
  • 著者名/発表者名: Kiya, T., Kubo, T.
  • 雑誌名: PLoS ONE 5(1) ページ: e8833
  • 査読あり
• [雑誌論文] Expression of two microRNAs, ame-mir-276 and-1000, in the adult honeybee(Apis mellifera L.)brain (2010)
  • 著者名/発表者名: Hori, S., Kaneko K., Saito, T., Takeuchi, H., Kubo, T.
  • 雑誌名: Apidologie (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] In situ hybridization analysis of the expression of futsch, tau, and MESK2 homologues in the brain of the European honeybee(Apis mellifera L.) (2010)
  • 著者名/発表者名: Kaneko, K., Hori, S., Morimoto, M.M., Nakaoka, T., Paul, R.K., Fujiyuki, T., Shirai, K., Wakamoto, K., Tauboko, S.
  • 雑誌名: PLoS ONE 5(2) ページ: e9213
  • 査読あり
• [雑誌論文] A trophic role for Wnt-Ror kinase signaling during developmental pruning in Caenorhabditis elegans (2009)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, Y., Hirotsu, T., Iwata, R., Kage-Nakadai, E., Kunitomo, H., Ishihara, T., Iino, Y., Kubo, T.
  • 雑誌名: Nat.Neurosci 12 ページ: 981-987
  • 査読あり
• [雑誌論文] Differential expression associated with age-dependent division of labor and neural subtype-specific expression of a novel non-coding RNA, Nb-1, in the honeybee(Apis mellifera L.)worker brain (2009)
  • 著者名/発表者名: Tadano, H., Yamazaki, Y., Takeuchi, H., Kubo, T.
  • 雑誌名: Insect Mol.Biol. 18 ページ: 715-726
  • 査読あり
• [学会発表] Differential expression associate with age-dependent division of labor and neural subtype-specific expression of a novel non-coding RNA, Nb-1, in the honeybee(Apis mellifera L.)worker brain (2009)
  • 著者名/発表者名: Tadano, H., Yamazaki, Y., Takeuchi, H., Kubo, T.
  • 学会等名: Neuroscience 2009
  • 発表場所: Chicago, USA
  • 年月日: 20091017-20091021
• [学会発表] Division of labor-, developmental stage-, sex-, and neural cell type-selective expression of a non-coding RNA, Nb-1, in the honeybee(Apis meilifera L.)brain (2009)
  • 著者名/発表者名: Tadano, H., Yamazaki, Y., Takeuchi, H., Kubo, T.
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2009-12-11
• [学会発表] Analysis of the brain substructures using region-preferential genes of the honeybee (2009)
  • 著者名/発表者名: 金子九美、森本舞、堀沙耶香、中岡貴義、竹内秀明、久保健雄
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2009-12-11
• [学会発表] Recent progress in the 'molecular dissection' of the honeybee brain (2009)
  • 著者名/発表者名: 金子九美、森本舞、堀沙耶香、中岡貴義、竹内秀明、久保健雄
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2009-12-11
• [学会発表] Analysis of a novel non-coding RNA, Nb-1, whose expression changes in the honeybee brain in a division of labor-dependent manner (2009)
  • 著者名/発表者名: Tadano, H., Yamazaki, Y., Takeuchi, H., Kubo, T.
  • 学会等名: 日本動物学会第80回大会
  • 発表場所: 静岡
  • 年月日: 2009-09-17
• [備考]
  • URL: http://kubo.biol.s.u-tokyo.ac.jp/