Fruitlessは2つのクロマチン因子と協同してニューロンの性差を生み出す

伊藤弘樹¹、佐藤耕世¹、小金澤雅之¹、大手学¹、松本健²、浜千尋³、*山元大輔¹（1東北大学・大学院生命科学研究科、2北陸先端科学技術大学院大学、3京都産業大学・総合生命科学部）*:corresponding author

Cell (149): 1327-1338, 2012

様々な動物で神経系に雌雄差のあることが知られており、性行動に重要な役割を果たしていると考えられてきましたが、それらの性差がどのような分子機構により生み出されているのかについてはほとんどわかっていません。私たちはショウジョウバエの求愛行動を制御している神経回路に注目することにより、この問題に対してアプローチしてきました。ショウジョウバエの求愛行動ではfruitless (fru)遺伝子が中心的な役割を果たしています。fru遺伝子は雌雄ともに発現しますが、性特異的スプライシングによりFru蛋白質は雄のニューロンにのみ発現しています。私たちは、fru遺伝子発現ニューロンには数や形に関して明確な性差が存在し、Fru蛋白質の欠如は神経系の雌化をもたらすことをすでに明らかとしてきました。今回私たちは、fruと相互作用する遺伝子のスクリーニングから、クロマチン制御に関わるHistone deacetylase 1 (HDAC1)とHeterochromatin protein 1a (HP1a)がFru蛋白質と協同して働くことを見出しました。性的二型を示すmALと名付けられたfru発現ニューロンの解析から、HDAC1蛋白質が減ると雌化傾向が高まり、HP1a蛋白質が減ると雄化傾向が高まることがわかりました。このことは通常個体中ではHDAC1はニューロンの雄化に働き、HP1aは雌化に働いている事を示唆しています。また神経細胞の雄化の度合いは求愛活性のレベルにも対応していました。さらに唾腺染色体への結合実験からFru蛋白質は染色体上に約100カ所の結合部位を持つことがわかりました。FruとHDAC1複合体は結合部位周辺の染色体を折り畳むことにより遺伝子発現を抑え、対してFruとHP1a複合体は結合部位付近の折り畳みを緩め遺伝情報を読み取りやすい状態にしていると考えられます。本研究からFru蛋白質の制御する約100 個の遺伝子のスイッチのオン・オフが、求愛活性を制御する神経回路の性差を生み出している分子的実体であることが明らかとなりました。

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図
染色体に結合したFruとHDAC1複合体は、結合部位周辺の染色体を折り畳み遺伝子発現を抑えることによりニューロンを雄化する。雄化されたニューロン群によって高い求愛活性が実現される（図左側）。FruとHP1a複合体は、結合部位付近の折り畳みを緩め遺伝情報を読み取りやすい状態にすることによりニューロンを雌化する。雌化の程度が強くなると求愛活性が低くなってしまう（図右側）。

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