性決定遺伝子発現ニューロンによるターゲット細胞の非細胞自律的な性差形成機構の解明

ショウジョウバエのオス腹部第５体節には、性特異的に存在する筋肉MOL（Muscle of Lawrence）がある。このオス特異筋の形成は、それを支配する性決定因子Fru発現運動ニューロンにより誘導されることが知られている。昨年MOL誘導に関わるリガンドおよびレセプターのスクリーニングを行い、候補因子の探索を進めたところ、運動神経におけるActivinβ（Actβ）のノックダウンがMOL形成を抑制することを見いだした。そこで本年度は、MOL誘導メカニズムにおけるActivinシグナル系の関与を検証した。まず、運動神経においてActβをノックダウンした結果、オスのMOL形成は抑制された。次に、運動神経においてActβを強制的に発現誘導してやると、オスでは第5体節以外の体節も、メスでも腹部の各体節でMOL様筋肉が形成された。Actβリガンドは、baboとpuntというレセプターに受容され、細胞内でSmox(あるいはdSmad2)と呼ばれる転写因子を介して、ターゲットの遺伝子発現を調節していることが知られている。そこで、これらレセプター遺伝子のノックダウンをmyoblastに誘導したところ、オスにもかかわらずMOLの形成が抑制された。また、baboの活性型を筋肉系に強制発現すると、オスにおいて第5体節以外の体節にも大きなMOL様筋肉が誘導された。次に、Smoxのノックダウンを筋肉系で引き起こしてやるとMOL形成は抑制され、また活性型のSmoxを強制発現させると、オスの他の体節にMOL様筋肉が誘導されることがわかった。以上の結果から、本年度の研究においてMOL誘導因子としてActivinβが同定され、このシグナルはActivinシグナル伝達系を通じてMOLの誘導を引き起こすと考えられた。

ショウジョウバエのオス腹部第５体節には、性特異的に存在する筋肉MOL（Muscle of Lawrence）がある。このオス特異筋の形成は、それを支配する性決定因子Fru発現運動ニューロンにより誘導されることが知られている。昨年MOL誘導に関わるリガンドおよびレセプターのスクリーニングを行い、候補因子の探索を進めたところ、運動神経におけるActivinβ（Actβ）のノックダウンがMOL形成を抑制することを見いだした。そこで本年度は、MOL誘導メカニズムにおけるActivinシグナル系の関与を検証した。まず、運動神経においてActβをノックダウンした結果、オスのMOL形成は抑制された。次に、運動神経においてActβを強制的に発現誘導してやると、オスでは第5体節以外の体節も、メスでも腹部の各体節でMOL様筋肉が形成された。Actβリガンドは、baboとpuntというレセプターに受容され、細胞内でSmox(あるいはdSmad2)と呼ばれる転写因子を介して、ターゲットの遺伝子発現を調節していることが知られている。そこで、これらレセプター遺伝子のノックダウンをmyoblastに誘導したところ、オスにもかかわらずMOLの形成が抑制された。また、baboの活性型を筋肉系に強制発現すると、オスにおいて第5体節以外の体節にも大きなMOL様筋肉が誘導された。次に、Smoxのノックダウンを筋肉系で引き起こしてやるとMOL形成は抑制され、また活性型のSmoxを強制発現させると、オスの他の体節にMOL様筋肉が誘導されることがわかった。以上の結果から、本年度の研究においてMOL誘導因子としてActivinβが同定され、このシグナルはActivinシグナル伝達系を通じてMOLの誘導を引き起こすと考えられた。