ショウジョウバエの脳の性別を決める分子の仕組みを解明 ~オス化の暗号分子の一部を切り取るとメス化に~

図1 サトリ変異体のオス同志が求愛して輪になったところ(小金澤雅之氏提供の動画に基づく。)
図1 サトリ変異体のオス同志が求愛して輪になったところ(小金澤雅之氏提供の動画に基づく。)【拡大】

 2019年1月11日

 国立研究開発法人情報通信研究機構(NICT)

 ショウジョウバエの脳の性別を決める分子の仕組みを解明
~オス化の暗号分子の一部を切り取るとメス化の暗号分子に早変わりする~

 【ポイント】
■ “心の性別”を左右する脳の性差を人為的に切り替えることにショウジョウバエで成功
■ 不要タンパク質を分解するための酵素が、細胞の性を決める役目も担っていることを発見
■ ヒトでも同様の仕組みが働いていれば、心の性の多様なあり方を科学的に理解する手がかりに

 国立研究開発法人情報通信研究機構(NICT、理事長: 徳田 英幸) 未来ICT研究所は、ショウジョウバエの神経細胞にオスの特徴を作り出す“オス化の暗号タンパク質”を発見しました。さらに、このタンパク質の末端が切断されると、オスではなくメスの特徴を作る働きに切り替わることを明らかにしました。オスでありながら“メス化の暗号タンパク質”を持つように遺伝子改変すると、オスの異性に対する関心が低下しました。この発見により、心の性の多様なあり方を科学的に解明することが可能になると期待されます。
 なお、本研究の成果は、2019年1月11日(金)(日本時間19:00)、英国科学総合誌「Nature Communications」にオンラインで発表されます。

 本研究の一部は、文部科学省科学研究費補助金基盤研究(S)「神経行動形質を決定付ける遺伝子-環境相互作用の細胞機構」(課題番号 16H06371)の支援を受けて実施したものです。

 【背景】
 脳には、通常の情報処理から半ば独立の“情報ホットライン”が幾つかあると考えられます。その一つは、異性間のコミュニケーションを支える神経回路ですが、この性に特化した神経回路の働く仕組みは不明です。この特異な回路の動作論理が解明できれば、新しいコミュニケーション・システムを開発する端緒となるでしょう。このように、バイオICTは、生命進化の成果に学び、未来社会を拓く新しい情報通信パラダイムの創出につながる基礎となる研究を実施しています。

 【今回の成果】
 行動神経生物学プロジェクト 山元大輔上席研究員は、オスがメスにではなく同性のオスに求愛するショウジョウバエの突然変異体“サトリ”の研究を通じ、脳の性差を作り出すタンパク質として“フルートレス”を先に特定していました(図1参照)。
 このたび、佐藤耕世研究員らと共に、フルートレスが脳の性を決定する上で必要とする第二のタンパク質“ローラ”を発見しました。細胞によって合成された時のローラは、脳の神経細胞をオスに特有の形に仕上げる働きを持っていました。メスでは、このローラが刈り込まれて短くなります。驚いたことに、この短くなったローラは、神経細胞をメスに特有の形に作り上げる働きを持っていました。これまで、要らなくなったタンパク質を壊すために使われると思われていた酵素が、ローラ刈り込みの主役でした。オスだけに存在しているフルートレス・タンパク質は、ローラに張り付いて分解酵素からそれを守ることで、オスでは神経細胞をオスらしい姿にし、フルートレスを持たないメスではローラの刈り込みが起こって神経細胞はメスの姿になることが明らかになりました。
 本成果は、心の性が生み出される仕組みの解明につながり、ジェンダー多様性の理解に資するものと期待されます。

 【画像: https://kyodonewsprwire.jp/img/201901112129-O1-GVfOv890
図1 サトリ変異体のオス同志が求愛して輪になったところ(小金澤雅之氏提供の動画に基づく。)

 【今後の展望】
 フルートレスやローラ、更にローラ分解に働く酵素とよく似たタンパク質はヒトにも存在していることから、今回発見された仕組みがヒトの脳と心の性的多様性を生み出している可能性を検証することが望まれます。