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神経:ショウジョウバエのフェロモンcVAは性的二形性を示す神経回路を活性化する

Nature 452, 7186 doi: 10.1038/nature06808

求愛行動は生得的な性的二形行動であり、以前に学習も経験もしていない動物でも観察されることから、この行動を制御する神経回路は発生の過程でプログラムされることが示唆される。ショウジョウバエ(Drosophila)の求愛行動は複雑ではあるが、定型化した一連の性的二形行動から成っており、これはfruitless遺伝子の雄特異的なアイソフォームFruMによって制御されている。FruMはハエの脳で、嗅覚ニューロンと投射ニューロンからなる3つの部分集団を含む約2,000のニューロンで発現している。Fru+嗅覚ニューロンの一群は嗅覚受容体Or67dを発現し、雄特異的なフェロモンであるcVA(cis-vaccenyl acetate)に反応する。これらのニューロンは触角葉のDA1糸球体に収束する。雄ではcVAによるOrd67d+ニューロンの活性化が他の雄の求愛行動を抑制し、一方の雌では他の雄を受け入れる行動を促進する。これらの観察から、感覚ニューロンの同じ集団を介して働く1つのフェロモンが、どのようにして雄と雌のハエで異なる行動を導くことができるかという疑問が生じる。この神経回路における解剖学的あるいは機能的な二形性が、この二形行動の原因であるかもしれない。そこで我々は、二光子レーザー走査顕微鏡を用いて、光活性化型緑色蛍光タンパク質の活性化により神経を追跡する方法を開発した。本研究ではこの技法を用いて、DA1糸球体から前大脳への投射に性的二形があることを示す。我々は、精緻化にDA1投射ニューロンと他のFru+細胞で転写因子FruMの発現を必要とする側角において、雄特異的な軸索の分枝を観察した。cVAが前大脳の性的二形回路を活性化するというこの観察結果から、単一のフェロモンが雄と雌で異なる行動を導き出しうる機構が示唆される。

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