サケの産卵回遊制御の分子形態学的基盤

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13440245
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 浦野 明央 北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 教授 (00142232)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 安東 宏徳 北海道大学, 大学院・理学研究科, 助手 (60221743) ; 伊藤 悦朗 北海道大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (80203131)
• Keywords: サケの回遊 / 遺伝子プログラム / 神経ホルモン / ホルモンmRNAの定量 / 神経ホルモン遺伝子の発現調節 / カルシウムイオン / GnRH / バソトシン

Research Abstract

本研究は脳内の神経ホルモン産生ニューロンによるサケの回遊の制御機構を,細胞・分子レベルで理解するために,以下のことを明らかにすることを目的としてスタートした.
i)稚魚期から産卵期までのサクラマス脳内の神経ホルモン遺伝子の発現レベル変動を測定し,視床下部神経ホルモンと下垂体ホルモンの遺伝子発現のレベルでの対応を明確にする.
ii)産卵回遊途上のシロザケ脳内各部域における神経ホルモン遺伝子および下垂体ホルモンの発現レベルの変動を解析し,母川回帰にともなう視床下部-下垂体系の動態を明らかにする.
さらに,iii)神経ホルモン遺伝子の発現調節機構,およびiv)標的細胞における神経ホルモンの作用機構を,光学的な手法と分子生物学的な方法を併用して解析する.
今年度はこれらの目的に対して次のような結果が得られている.
i)サクラマスにおける神経ホルモン遺伝子の発現変動の解析:稚魚期から産卵期までの2年間にわたる下垂体ホルモンmRNA量の年周変動を解析してきたサクラマスの脳について,sGnRHをコードするmRNAのレベル変動を測定し,下垂体ホルモンの遺伝子発現の対応を明確にした.
ii)回遊にともなう神経ホルモン遺伝子の部域特異的な発現変動の解析:北洋から日本に帰り着くまでに,シロザケの脳および脳下垂体の中で起きているホルモン遺伝子の発現変動を,時系列的に解析するための試料を,ベーリング海および千島列島東方で入手した.北海道沿岸および石狩川を回帰中のサケについても,きめの細かい時系列データを得るための試料が入手できた.
神経ホルモン遺伝子の発現調節機構を解明するための一端として,バソトシンニューロンの活動を共焦点レーザー顕微鏡を用いたカルシウムイメージング法により解析し,細胞内カルシウムイオン濃度の調節にGnRHが関わっていることを明らかにした.また,バソトシン遺伝子の転写調節領域の構造を明らかにした.

Research Products

• [Publications] Sato, S.: "Genetic variations among Japanese populations of chum salmon inferred from the nucleotide sequences of the mitochondrial DNA control region"Zoological Science. 18・1. 99-106 (2001)
• [Publications] Saito, D.: "Effects of sexual maturation and osmoregulatory capacity on expression of vasotocin gene in pre-spawning chum salmon"Zoological Science. 18・3. 389-396 (2001)
• [Publications] Ando, H.: "Prepubertal increases in the levels of two salmon gonadotropin-releasing hormone mRNAs in the ventral telencephalon and preoptic area of masu salmon"Neuroscience Letters. 307. 93-96 (2001)
• [Publications] Shi, Q.: "Guanylyl cyclase mRNAs and nitric oxide synthase activity in trout retinal and pineal photoreceptors"Perspectives in Comparative Endocrinology. 2001. 79-83 (2001)
• [Publications] Saito, D.: "Synchronized periodic Ca2+ pulses define neurosecretory activities in magnocellular vasotocin and isotocin neurons"Journal of Neuroscience. 21 : RC178. 1-6 (2001)
• [Publications] Ando, H.: "Signal transduction pathways and transcription factors in the gonadotropin-releasing hormone-stimulated gonadotropin subunit gene expression"Comparative Biochemistry and Physiology B. 129. 525-532 (2001)
• [Publications] Urano, A.: "Quantitative analyses of the levels of hormonal mRNAs in the salmon neuroendocrine system. in : Aquatic Genomics (T. Aoki et al., eds)"Springer Ferlag/Tokyo. 11 (2001)