Neural mechanisms and evolution of the control of behavioral expression in higher centers of the insect brain

昆虫大脑高级中心行为表达控制的神经机制和进化

基本信息

批准号：
22H02357
负责人：
木矢剛智
金额：
$ 11.23万
依托单位：
Kanazawa University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

外界からの感覚情報に対する適切な行動発現は、動物の生存や種の維持に重要である。その神経回路の動作機構や進化の理解は、生物学において重要な未解明の課題の一つである。本課題の解決には、哺乳類に比べ極めてシンプルな昆虫の脳を用いた包括的な解析が有効である。また、昆虫の性フェロモンは、入力（感覚情報）と出力（性行動）が明確に対応しているといった特徴がある。これまでに本研究者は、カイコガ・ショウジョウバエの脳において活動依存的に神経回路を可視化する手法を新規に確立し、昆虫の脳高次領域において性フェロモンに応答する神経回路を同定してきた。本研究は、これらの神経回路の動作機構を解析し、性フェロモンが性行動の発現を制御する神経機構の解明することを目的とした。また、カイコガとショウジョウバエのような進化的に離れた昆虫種間で、神経回路機構の共通性と相違性を明らかにし、昆虫脳の進化（特に性行動に関わる脳機能の進化）を解明することも目的とした。初年度は以下の3つの項目について重点的に研究を進めた。１．aSP2神経回路の解析、２．性特異的なスプライシングを示す新規遺伝子の同定と解析、３．Bmdsx-GAL4系統を用いたDSX発現細胞や遺伝子機能の解析初年度、執筆・投稿した論文がPNASにおいてリバイズとなっているため、次年度にはこれを出版することを目指す。また、共同研究として行っていたcaged-アセチルコリンの研究がアメリカ化学学会のJACSでリバイズ中である。初年度に得られた結果を踏まえ、次年度は、①CaイメージングによるaSP2神経回路の解析、②性特異的なスプライシングを示す新規遺伝子のノックアウト系統の解析、脳における発現解析、培養細胞を用いた性特異的スプライシング機構の解析、③DSX発現細胞可視化系統を利用した包括的な性差形成機構の解析、を行う。

对外界感官信息做出适当的行为表达对于动物的生存和物种的维持非常重要。了解这些神经回路的运行机制和进化是生物学中尚未解决的重要挑战之一。利用比哺乳动物大脑简单得多的昆虫大脑进行综合分析，可以有效解决这一问题。此外，昆虫性信息素的特点是输入（感官信息）和输出（性行为）之间存在明确的对应关系。迄今为止，该研究人员已经建立了一种新方法，以活动依赖性方式可视化蚕和果蝇大脑中的神经回路，并确定了昆虫高级大脑区域中对性信息素做出反应的神经回路。本研究的目的是分析这些神经回路的运行机制，阐明性信息素控制性行为表达的神经机制。此外，我们还将阐明进化距离较远的昆虫物种（如蚕蛾和果蝇）之间神经回路机制的异同，并阐明昆虫大脑的进化（特别是与性行为相关的大脑功能的进化）。也针对。第一年，我们主要研究了以下三个项目。 1. aSP2神经回路分析，2。具有性别特异性剪接的新基因的鉴定和分析；使用 Bmdsx-GAL4 菌株分析 DSX 表达细胞和基因功能我在第一年撰写并提交的论文已在 PNAS 上进行了修改，因此我的目标是在明年发表。此外，美国化学会JACS目前正在对作为联合研究进行的笼状乙酰胆碱的研究进行修订。基于第一年获得的结果，明年将包括（1）使用 Ca 成像对 aSP2 神经回路进行分析，（2）对表现出性别特异性剪接的新基因的敲除系进行分析，我们将分析特定的剪接机制，并（3）使用DSX表达细胞可视化系统全面分析性别差异形成的机制。