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⇒生命科学領域
写真 細胞遺伝学研究室
脳神経系の機能など複雑な生命現象を分子、細胞、個体レベルで解明する研究を行っています。主な研究材料として、先端的な遺伝子操作技術を駆使できるショウジョウバエを使います。
教 員
教 授 坂井 貴臣 e-mail
助 教 朝野 維起 e-mail
助 教 武尾 里美 e-mail
本能行動および学習記憶の神経遺伝学的研究
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我々の研究室では、本能行動や学習行動が脳でどのように制御されているのかを明らかにする研究を行っています。キーワードは学習・記憶、性行動、睡眠、概日リズム、環境要因、ストレス、トラウマ、です。
過剰ストレスによる性行動抑制 〜トラウマ記憶のショウジョウバエモデル〜
哺乳類では、過度なストレスによるトラウマ記憶によりオスの性的モチベーションが長期間低下することが知られています。しかし、そのメカニズムは謎に包まれています。
 最近我々は、昆虫であるショウジョウバエでも同様に過剰ストレスによりオスの求愛活性が低下することを見出しました。ショウジョウバエ遺伝学を利用して、ストレスにより求愛活性が低下するメカニズムを明らかにする研究を進めています。

 ビデオトラッキング解析、そして、光遺伝学と脳イメージングを駆使してストレスにより活性化するニューロンの同定と、ストレスが求愛を抑制する仕組みを回路レベルで解明することに取り組んでいます。、
求愛行動を利用したトラウマの記憶
哺乳類では、過度なストレスによるトラウマ記憶によりオスの性的モチベーションが長期間低下することが知られています。昆虫であるショウジョウバエでも同様の現象が知られており、「求愛条件付け」と呼ばれています。オスはメスの性フェロモンに反応して求愛を始めますが、一度交尾したメスは、求愛するオスに対して過度なストレス(性交拒絶、オスが忌避する匂い物質)を与えます。このメスからのストレス刺激に長時間さらされたオスは、その後、未交尾のメスとつがわせてもあまり求愛しなくなります。求愛条件付けでは、メスからストレスを受けたオスのトラウマ記憶により、求愛モチベーションが低下すると考えられています。このようなハエのトラウマ記憶を利用して、
光を使って記憶を消去する
 動物は自身の経験を通して記憶を獲得し、それを維持して生存に役立てています。これまでに多くのモデル動物で記憶獲得の分子機構が明らかにされてきましたが、獲得した記憶を長期間維持する機構はよく分かっていませんでした。我々は、ショウジョウバエ(以下、ハエ)が環境光を利用して長期記憶を維持していることを発見し、この「光による記憶維持」の分子メカニズムを明らかにする研究を行いました。その結果、光により神経ペプチドPDF(神経伝達物質の一種)が放出されると、ハエ記憶中枢におけるCREBという転写因子が活性化し、記憶中枢で新規遺伝子が発現することで長期記憶が維持されることを突き止めました。この成果は、光の有無や遺伝学的な操作により、長期記憶の維持もしくは消失をコントロールできる可能性を示しています。現在はCREBのターゲットを明らかにする研究を進めています。

 長期記憶は一度獲得されると簡単には忘却されず、消去が困難です。そのため、トラウマによる記憶など、動物にとってネガティブな記憶が残り続けてしまうという弊害をもたらしてしまいます。我々の研究成果は、将来、トラウマ記憶の消去技術の発展に寄与するかもしれません。
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最近の研究業績
  1. Watanabe, K. and *Sakai, T. (2015) Knockout mutations of insulin-like peptides enhance sexual receptivity in Drosophila virgin females. Genes and Genetic System (in press)
  2. Ohashi, H. and *Sakai, T. (2015) Novel behavioral assay of wasabi avoidance in Drosophila using a video tracking system. Appl. Entmol. Zool. 50: 137-142.
  3. Sato, S., Kitamoto, T. and *Sakai, T. (2014) Modulation of innate and learned sexual behaviors by the TRP channel Painless expressed in the fruit fly brain: behavioral genetic analysis and its implications. Front. Behav. Neurosci. 8: Article 400 (doi: 10.3389/fnbeh.2014.00400)
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