Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

mRNA品質管理 / 生殖細胞 / エキソン連結部複合体 / 細胞質スプライシング / 線虫 / 異常スプライシング / 性決定遺伝子 / RNA品質管理 / 遺伝子 / 核酸 / ゲノム / 発現制御 / 性決定

mRNA前駆体のスプライシング後のエキソン連結部に形成されるエキソン連結部複合体（EJC）の構成タンパク質であるY14の発現を阻害した線虫C. elegansでは、イントロンを含むスプライシング未完了RNAが細胞質に漏出することが明らかになった。さらに、これらのスプライシング未完了RNAの中には、細胞質において小胞体タンパク質IRE-1によってプロセシングを受けるものが存在することが示唆された。以上の結果は、Y14を含むEJC中核因子がイントロンを含むRNAの核外漏出を防ぐことによって、遺伝子発現の正確性を保証するゲートキーパーとしての新規機能を持つことを示唆している。

ミツバチ / 社会性 / 攻撃性 / ダンス言語 / 行動 / 脳 / 遺伝子 / 分子的基盤 / 初期応答遺伝子 / 転写因子 / 線虫 / 攻撃行動 / ウイルス

本研究では、ミツバチが示す様々な社会性行動(特に、ダンスコミュニケーションと攻撃性)の分子的基盤を探るため、脳で領野や行動選択的に発現する遺伝子の同定と解析を進めた。主な研究成果は以下の通りである。
(1)新規な最初期遺伝子Kakuseiの発現を指標に、ダンスコミュニケーションに関わる脳領野を調べた結果、キノコ体(昆虫脳の高次中枢)の小型ケニヨン細胞の活動が採餌蜂とダンス蜂で亢進していることを見出した。
(2)女王蜂に比べて働き蜂(育児蜂/採餌蜂)に強く発現する遺伝子を検索した結果、エクダイソン情報伝達に関わるホルモン受容体HR38遺伝子が採餌蜂の脳のキノコ体の小型ケニヨン細胞選択的に発現することを示した。
(3)エクダイソン情報伝達に関わる2種類の遺伝子、BR-C、E75について、いずれも脳でキノコ体選択的に発現するが、キノコ体の中では発現する神経細胞が異なることを見出し、キノコ体の神経細胞の役割分担を示唆した。
(4)キノコ体選択的に発現する転写因子Mblk-1の線虫ホモログ(MBR-1)について遺伝学的な機能解析を行い、発生段階で生じる余分な神経突起の剪断において、UNC86-MBR-1の転写カスケードが関わることを示した。
(5)ミツバチの視覚記憶のメカニズムを調べるために、固定した働き蜂を用いて視覚刺激と口吻伸展反射の連合学習系を開発した。この実験系を用いて、ミツバチでも視覚順応や残像が起きていることを示した。
(6)攻撃蜂の脳から同定されたKakugoウイルスについて疫学調査を行い、感染率が高いコロニーでは攻撃蜂のみならず巣内の働き蜂からもウイルスが検出されることを見出した。また、ダニが感染を媒介する可能性を示した。
これらの知見はいずれも独創性が高く、ミツバチの社会性行動の分子的基盤の解析の端緒となるものと期待される。

遺伝子 / 解剖学 / ゲノム / 神経科学 / 脳・神経 / シナプス / 線虫

線虫(C. elegans)のシナプスタンパク質を同定するために、哺乳類の中枢神経のシナプス、特にグルタミン酸受容体と複合体を形成するタンパク質の線虫ホモログの遺伝子のcDNA単離と発現解析を行った。PSD-95/SAP90ファミリーのタンパク質は線虫では遺伝子が1つだけ存在しており、トランスジェニック線虫を作製してプロモーター解析を行ったところ咽頭、腸および下皮細胞に発現が見られたが、神経系での発現は確認されなかった。S-SCAM/MAGIファミリーは線虫では遺伝子が1つだけ存在し、cDNAの単離により、少なくとも2つのプロモーターが存在し、タンパク質の翻訳開始点が異なる長短2つのアイソフォームが存在することが明らかとなった。また、それぞれのプロモータの発現解析を行い、長い型は頭部の神経細胞のほか咽頭、体壁筋でも発現し、短い型は頭部の神経細胞など発現していた。Shankファミリーの遺伝子は線虫に1つだけ存在し、オルタナティブ・スプライシングにより2つの型ができることが明らかとなった。発現解析により咽頭、陰門、肛門に発現していることが示された。その他、MAGUIN, CRIPT, nArgBP2, p55ファミリーの線虫ホモログのcDNAクローニングとプロモーター解析を行い、MAGUIN, p55ファミリーが神経細胞で発現することを確認した。総じて、哺乳類で神経細胞に共発現してシナプス後部で複合体を形成するこれらの遺伝子が線虫では遺伝子数が1つまたはごく少数であるにも関わらず発現パターンが必ずしも一致しないことが明らかとなった。

【研究分担者】
井上邦夫	神戸大学	大学院理学研究科	教授	(Kakenデータベース)
中井謙太	東京大学	医科学研究所	教授	(Kakenデータベース)
鈴木穣	東京大学	大学院新領域創成科学研究科	教授	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
岡部繁男	東京医科歯科大学	大学院・医歯学総合研究科	教授	(Kakenデータベース)