ショウジョウバエをモデルとした行動を制御する神経回路の単一細胞レベルでの解析

使用果蝇作为模型对控制行为的神经回路进行单细胞水平分析

基本信息

批准号：
10J06772
负责人：
櫻井晃
金额：
$ 0.9万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2011
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J06772/
关键词：
ショウジョウバエ本能行動性的受容性動物行動学神経科学

项目摘要

雌による雄の求愛を受け入れて交尾をするか否かという意思の決定は性淘汰などの進化の諸過程において重要な役割を果たすと考えられている。そこで本研究では、脳神経回路を単一細胞レベルの解像度で解析することが可能であるキイロショウジョウバエをモデルに、雌の性的受容性を制御する神経細胞の同定を試みた。昨年度、雌の性的受容性を制御する神経細胞の候補として、約50個の嗅覚二次投射神経細胞から構成されるD細胞群(仮称)を同定した。D細胞群には6種類の二次投射神経細胞が含まれており、それらはそれぞれ異なる嗅覚受容体を発現する6種類の嗅受容細胞とそれぞれ特異的に接続する。本年度は、これら6種類のうちのどの嗅覚伝達経路によって処理される嗅覚情報が、雌の性的受容性に影響を及ぼすのかを調べた。その結果、嗅覚受容体Or47bによって受容される嗅覚情報が雌の性的受容性を制御していることが示唆された。Or47bを発現する嗅受容細胞はキイロショウジョウバエの体表面から発せられる匂いに応答するため、種の識別に寄与していると考えられている。また、Or47b発現嗅受容細胞では神経系の性決定遺伝子であるfruitlessが発現しており、その軸索末端には顕著な性差が見られ、雄のほうが大きい。さらに、Or47b発現嗅受容細胞と特異的に接続する二次投射神経細胞(D細胞群の一部である)もfruitlessを発現しており、性差を示す脳領域へと軸索を伸ばしている。以上から、Or47b発現嗅受容細胞は性特異的な嗅覚情報処理に関与していることが考えられ、雌が同種の雄と選択的に交尾をするために重要であるという可能性が示唆される。本研究成果は、行動を制御する神経回路の設計原理を単一細胞レベルで理解することにつながるのみならず、生殖隔離や性淘汰といった進化の諸過程の重要なメカニズムの解明にも役立つことが期待される。

雌性接受雄性求爱并与雄性交配的决定被认为在性选择等各种进化过程中发挥着重要作用。因此，在这项研究中，我们尝试使用果蝇模型来识别控制女性性接受能力的神经元，在该模型中可以以单细胞分辨率分析大脑神经回路。去年，我们确定了由大约 50 个嗅觉次级投射神经元组成的 D 细胞群（暂定名）作为控制女性性接受能力的候选神经元。 D细胞群包含六种类型的次级投射神经元，每种类型都与六种类型的嗅觉受体细胞建立特定的连接，每种嗅觉受体细胞表达不同的嗅觉受体。今年，我们研究了这六种嗅觉转导途径中的哪一种处理影响女性性接受的嗅觉信息。结果表明，嗅觉受体 Or47b 接收的嗅觉信息控制着女性的性接受能力。表达 Or47b 的嗅觉受体细胞对黑腹果蝇体表发出的气味做出反应，被认为有助于物种识别。此外，表达Or47b的嗅觉受体细胞表达神经系统中的性别决定基因，其轴突末端存在显着的性别差异，雄性体型较大。此外，与表达 Or47b 的嗅觉受体细胞特异性连接的次级投射神经元（D 细胞群的一部分）也表达无果，并将其轴突延伸至性别特异性的大脑区域。这些结果表明，表达 Or47b 的嗅觉受体细胞参与性别特异性嗅觉信息处理，并且对于雌性与同一物种的雄性选择性交配可能很重要。这项研究的结果不仅将有助于理解在单细胞水平上控制行为的神经回路的设计原理，而且还将有助于阐明各种进化过程的重要机制，例如生殖隔离和性选择。。