ショウジョウバエにおける栄養状態に依存したアミノ酸摂食行動の行動遺伝学的解析

果蝇营养状况依赖性氨基酸摄食行为的行为遗传学分析

基本信息

批准号：
14J01326
负责人：
利嶋奈緒子
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

必須アミノ酸は外界からの摂取が必要な大切な栄養素である。これまでの私たちの行動学的実験により、ショウジョウバエの成虫はアミノ酸欠乏状態に置かれるとアミノ酸をより積極的に摂取するようになることがわかっているが（Toshima and Tanimura, J. Exp. Biol., 2012）、アミノ酸の味覚受容経路や摂食制御機構はまだ解明されていない。そこで、行動遺伝学的手法や電気生理学的手法を用いて研究を行った。特定の味覚受容ニューロンを遺伝学的手法により機能を阻害、または亢進したときに、アミノ酸欠乏に応じたアミノ酸摂食行動に影響が現れるか調べた。ショウジョウバエでは味覚受容体としてGRファミリーが知られているが、近年IRファミリーも味覚器に発現していることがわかってきたため、IRニューロンの関与を調べるためにスイスの研究室に訪問滞在し共同研究を行った。その結果、いくつかのGRニューロンに加えてIRニューロンもアミノ酸摂食行動に関与している可能性が示唆された。次に、電気生理学的手法により、唇弁の味覚受容ニューロンがアミノ酸溶液に応答するか調べた。これまでの研究でハエがフェニルアラニンを好んで摂食することがわかっていたため、フェニルアラニンを刺激溶液として用いたところ、わずかながらスパイク応答が確認された。この結果は、フェニルアラニンを含む一部のアミノ酸は唇弁で受容されるというこれまでの考察を支持するものである。これまでの研究成果から、複数の味覚受容ニューロンがアミノ酸摂食行動に関わっていることが明らかになった。ショウジョウバエはアミノ酸を複合的な味として感じていると考えられる。今後はアミノ酸刺激に応答するニューロンの完全な同定のために、カルシウムイメージングなどの実験を進めていく必要がある。

必需氨基酸是必须从外界获取的重要营养素。迄今为止，我们的行为实验表明，当成年果蝇处于氨基酸缺乏状态时，它们在摄入氨基酸方面会变得更加活跃（Toshima and Tanimura, J. Exp. Biol. (2012)，氨基酸味道受体途径和摄食控制机制尚未阐明。因此，我们利用行为遗传学方法和电生理学方法进行研究。我们研究了使用遗传技术抑制或增强特定味觉受体神经元的功能是否会影响氨基酸缺乏时的氨基酸摄食行为。在果蝇中，GR家族被称为味觉受体，但近年来发现IR家族也在味觉器官中表达，因此我们访问了瑞士的一个实验室来研究IR神经元的参与，并进行了联合研究我做了研究。结果表明，除了一些GR神经元外，IR神经元也可能参与氨基酸摄食行为。接下来，我们使用电生理学技术来检查唇肌的味觉感受器神经元是否对氨基酸溶液产生反应。先前的研究表明，果蝇更喜欢以苯丙氨酸为食，因此当使用苯丙氨酸作为刺激溶液时，会观察到轻微的尖峰反应。这一结果支持了之前的观点，即一些氨基酸，包括苯丙氨酸，被阴唇接受。先前的研究结果表明，多种味觉感受器神经元参与氨基酸摄食行为。黑腹果蝇被认为能够感知氨基酸作为一种复杂的味道。未来有必要进行钙成像等实验，以完全识别对氨基酸刺激有反应的神经元。