求愛行動を司る雄特異的神経回路の形態形成制御の分子基盤の解明

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キイロショウジョウバエの脳内には、細胞数や神経線維の投射パターンに性差を示す神経細胞群があることが明らかになっている。そして、雄型の神経回路の構築には、性行動の制御に関与するfruitless(fru)遺伝子の活性化が必要であることが分かっている。しかしながら、fru遺伝子による性特異的な神経回路形成の分子機構には未解明な点が多い。これまでに研究代表者は、遺伝学的相互作用解析によってfru遺伝子による雄特異的な神経回路形成に関与する可能性のある因子として、hunchback(hb)遺伝子を推定した。そこで本研究において、性特異的神経回路形成におけるfru遺伝子とhb遺伝子の機能的相互作用を調べ、ショウジョウバエ中枢神経系の性分化制御機構の分子基盤の解明を試みた。雄の脳内において、性差を示す神経細胞の中でもっとも解析が進んでいるmALと呼ばれる介在ニューロン集団の神経芽細胞クローンを作成し、RNA干渉法を用いてhb遺伝子の機能を抑制した。その結果、雄のmALニューロンの反対側神経突起先端部の投射パターンが、雄特異的な馬の尻尾状から雌特異的なY字型に似た形態を示した。この時、他の形態的性差には特段の変化は認められなかった。すなわち、雄特異的にみられる形態のうちの一部が脱雄性化を示し、雄と雌の中間の形態をもつmALニューロンが形成された。したがって本研究によって、hb遺伝子がmALニューロンの形態的性差の形成の少なくとも一部にfru遺伝子と協調して働いている事が明らかになった。これまで、fru遺伝子によるニューロンの形態的性差の形成に関わる因子に関する研究はほとんど進んでいない。そのなかにあって、具体的な遺伝子を同定し、ニューロンの性差形成における機能的相互作用を明らかにした意義は極めて大きい。