行動発現のポテンシャルを作り出すニューロン操作技術の創出

本研究は、ショウジョウバエのサトリ変異体の雄成虫が、遺伝的な素因（サトリ変異）に加えて羽化後の社会経験に依存して同性愛行動を示すようになるという現象に着目して、行動の発現を可能にする脳の内的状態（ポテンシャル）がどのような神経機構によって作り出されるかを明らかにすることを目的としている。雄との集団生活によって活発に同性愛行動を示すようになった変異体雄の脳神経系では、P1と呼ばれる介在ニューロンの一群が興奮性を上昇させることを示唆する電気生理学的な解析の結果を得ていた。P1ニューロンは、その脱分極によって雄の性行動をトリガーする稀有な能力を持つ。今年度は、電気生理学的な変化に関与する機能分子を特定するため、リボソーム親和性精製（TRAP）及びそれを用いたTRAP-Seqと呼ばれる既存のトランスクリプトーム解析手法を高感度化させることに成功した。本手法を、Super-sensitive TRAP（S-TRAP）と呼ぶ。リボソーム構成タンパク質のひとつRibosomal protein L10a (RpL10a)に複数個のタグを付け、解析対象である変異体雄のニューロンに発現させた。本ニューロンにおいて翻訳中のmRNAをリボソームごと複数回の免疫沈降によって精製し、それを用いてトランスクリプトーム解析した。本解析によって、羽化後の経験に依存して発現量が上昇する遺伝子を48個、減少する遺伝子を36個特定した。これらの中には、K+チャネルをはじめとする機能分子が含まれていた。これらの分子がP1ニューロンの社会経験依存的な膜電流プロファイルの変化をもたらし、それがひいては同性愛行動の発現を可能にする脳の内的状態を作り出すものと推察された。

本研究は、ショウジョウバエのサトリ変異体の雄成虫が、遺伝的な素因（サトリ変異）に加えて羽化後の社会経験に依存して同性愛行動を示すようになるという現象に着目して、行動の発現を可能にする脳の内的状態（ポテンシャル）がどのような神経機構によって作り出されるかを明らかにすることを目的としている。雄との集団生活によって活発に同性愛行動を示すようになった変異体雄の脳神経系では、P1と呼ばれる介在ニューロンの一群が興奮性を上昇させることを示唆する電気生理学的な解析の結果を得ていた。P1ニューロンは、その脱分極によって雄の性行動をトリガーする稀有な能力を持つ。今年度は、電気生理学的な変化に関与する機能分子を特定するため、リボソーム親和性精製（TRAP）及びそれを用いたTRAP-Seqと呼ばれる既存のトランスクリプトーム解析手法を高感度化させることに成功した。本手法を、Super-sensitive TRAP（S-TRAP）と呼ぶ。リボソーム構成タンパク質のひとつRibosomal protein L10a (RpL10a)に複数個のタグを付け、解析対象である変異体雄のニューロンに発現させた。本ニューロンにおいて翻訳中のmRNAをリボソームごと複数回の免疫沈降によって精製し、それを用いてトランスクリプトーム解析した。本解析によって、羽化後の経験に依存して発現量が上昇する遺伝子を48個、減少する遺伝子を36個特定した。これらの中には、K+チャネルをはじめとする機能分子が含まれていた。これらの分子がP1ニューロンの社会経験依存的な膜電流プロファイルの変化をもたらし、それがひいては同性愛行動の発現を可能にする脳の内的状態を作り出すものと推察された。