発表者 梶山(平木)十和子(研究当時:東京大学大学院農学生命科学研究科 水圏生物科学専攻 博士課程/

現:理化学研究所 脳神経科学研究センター 研究員)

山下 純平(研究当時:東京大学大学院農学生命科学研究科 水圏生物科学専攻 博士課程)

横山 圭子(研究当時:東京大学大学院農学生命科学研究科 水圏生物科学専攻 修士課程)

菊池 結貴子(研究当時:東京大学大学院農学生命科学研究科 水圏生物科学専攻 博士課程)

中城 光琴(研究当時:東京大学大学院農学生命科学研究科 水圏生物科学専攻 研究員/

現:東京大学大学院理学系研究科 生物科学専攻 助教)

宮副 大地(研究当時:東京大学大学院農学生命科学研究科 水圏生物科学専攻 修士課程)

西池 雄志(東京大学大学院農学生命科学研究科 水圏生物科学専攻 修士課程)

石川 海杜(東京大学大学院農学生命科学研究科 水圏生物科学専攻 修士課程)

細野 耕平(研究当時:東京大学大学院農学生命科学研究科 水圏生物科学専攻 博士課程)

坂田(川幡)由希香(研究当時:東京大学大学院農学生命科学研究科 水圏生物科学専攻 博士課程/

現:東京医科大学 病態生理学分野 助教)

安齋 賢(研究当時:京都大学大学院農学研究科 応用生物科学専攻 博士課程/

現:基礎生物学研究所 バイオリソース研究室 助教)

木下 政人(京都大学大学院農学研究科 応用生物科学専攻 助教)

長濱 嘉孝(研究当時:基礎生物学研究所 生殖生物学研究部門 教授)

大久保 範聡(東京大学大学院農学生命科学研究科 水圏生物科学専攻 准教授)

発表のポイント

オスからの求愛アピールに応じてメスがオスを受け入れるプロセスが、ニューロペプチドB(NPB)という脳内ホルモンによって制御されていることをメダカで見出しました。

NPBは、生殖行動に関わる脳の領域でメスだけで合成されており、その合成は、卵巣から放出される女性ホルモンによって直接的に活性化されることを見出しました。

動物の「つがい(カップル)」が形成される際の脳内の仕組みの解明につながると期待されます。

発表概要

多くの動物種では、オスがメスに求愛のアピールを行います。メスは、その求愛アピールを気に入ればオスを配偶者として受け入れますが、気に入らなければオスを受け入れません。今回、東京大学大学院農学生命科学研究科の大久保範聡准教授、理化学研究所脳神経科学研究センターの梶山(平木)十和子研究員らの研究グループは、京都大学、基礎生物学研究所と共同で、オスの求愛アピールに応じてメスがオスを受け入れるプロセスが、ニューロペプチドB(NPB)という脳内ホルモンによって制御されていることをメダカで見出しました。メスのメダカでNPBのはたらきを阻害すると、求愛アピールしてきたオスをなかなか受け入れず、逆に、求愛アピールしていないオスを受け入れてしまうようになりました。NPBには、求愛アピールを行ったオスを受け入れやすくし、求愛アピールを行わなかったオスを受け入れにくくする役割があると考えられます。NPBは、生殖行動に関わる脳の領域でメスだけで合成されており、その合成は、卵巣から放出される女性ホルモンによって直接的に活性化されることも分かりました。卵巣が成熟すると、そこから大量の女性ホルモンが放出されるようになります。それが脳に作用し、NPBの合成量が高められることで、メスはオスの求愛アピールに応じて、適切にオスを受け入れたり拒んだりできるようになると考えられます。これらの成果は、動物の「つがい(カップル)」が形成される際の脳内の仕組みの解明につながると期待されます。

発表内容



図1 NPBやその受容体がはたらかないメスのメダカの生殖行動。NPBやその受容体がはたらかないメスでは、通常のメスと比べて、求愛アピールされてからオスを受け入れるまでの時間が長くなるとともに、求愛アピールなしでオスを受け入れた個体の割合が多くなった。*印は統計的に有意な差を示す。

図2 雌雄のメダカの生殖行動中枢(視索前野背側部)の顕微鏡写真。ひときわ明るいのがNPBを合成する神経細胞。NPBがメスだけで盛んに合成されており、オスでは全く合成されていないことが分かる。

図3 メスのメダカに女性ホルモン合成阻害剤を投与し、体内の女性ホルモン量を減少させた際の生殖行動中枢(視索前野背側部)でのNPB合成の経時変化。濃色部分はNPBを合成するためのRNA。時間経過とともに、NPB合成が消失していくことが分かる。

多くの動物種では、オスがメスに求愛のアピールを行います。メスは、その求愛アピールを気に入ればオスを配偶者として受け入れますが、気に入らなければオスを受け入れません。

オスの求愛アピールには、装飾や色彩のディスプレイ、歌、ダンスなど、動物種によるバリエーションがみられます。その一方、儀式化された一連の行動でオス側からアプローチをかけることや、配偶者を受け入れるかどうかを決めるのはメス側であることは、多くの動物種に共通にみられる現象です。脊椎動物では、こうした一連の生殖行動は、精巣や卵巣から放出される性ホルモン(注1)によって制御されていることが知られています。精巣や卵巣から放出された性ホルモンが脳に作用し、脳内で何らかの因子がはたらいた結果、雌雄それぞれの生殖行動が引き起こされると考えられます。しかし、性ホルモンの作用を受けて脳内でどのような因子がはたらくのか、特に、オスの求愛アピールに応じてメスがオスを受け入れたり拒んだりするために、脳内でどのような因子がはたらいているのかについては、あまり分かっていませんでした。

東京大学大学院農学生命科学研究科の大久保範聡准教授、理化学研究所脳神経科学研究センターの梶山(平木)十和子研究員らの研究グループは今回、理化学研究所、京都大学、基礎生物学研究所と共同で、オスの求愛アピールに応じてメスがオスを受け入れるプロセスが、ニューロペプチドB(NPB)という脳内ホルモンによって制御されていることをメダカで見出しました。NPBは、魚類から人間まで、脊椎動物に広く存在する脳内ホルモンです。人間では、NPBの受容体(注2)のはたらく強さに個人差があり、その個人差が、他人の表情を見た際に生じる感情の個人差に関係することが報告されていますが、NPBが生殖行動や配偶者選びに関わるという報告はどの動物種でもありませんでした。研究グループはゲノム編集(注3)によってNPBやその受容体がはたらかないメダカを作り、メスの生殖行動を解析しました。その結果、NPBやその受容体がはたらかないメスでは、求愛アピールしてきたオスをなかなか受け入れず、逆に、求愛アピールしていないオスを受け入れてしまうことが分かりました(図1)。NPBには、求愛アピールを行ったオスを受け入れやすくし、求愛アピールを行わなかったオスを受け入れにくくする役割があると考えられます。これらはメダカでの研究成果ですが、上記の人間での報告を考え合わせると、NPBは動物種の違いを超えて、他者の振る舞いや表情を感知して、特定の情動を引き起こす役割を担っている可能性があります。

NPBは、生殖行動に関わるとされる脳内の二つの領域(終脳腹側部および視索前野背側部で、以下、生殖行動中枢と呼びます)でメスだけで盛んに合成されており、オスでは全く合成されていません(図2)。生殖行動中枢でのNPBの合成は、卵巣から放出される女性ホルモンによって直接的に活性化されることが分かりました。卵巣が成熟すると、そこから大量の女性ホルモンが放出されるようになります。それが生殖行動中枢に作用し、NPBの合成量が高められることで、メスはオスの求愛アピールに応じて、適切にオスを受け入れたり拒んだりできるようになると考えられます。さらには、生殖行動中枢で合成されたNPBは脳内の様々な領域や脊髄に運ばれて作用することも分かりました。これらの成果は、動物の「つがい(カップル)」が形成される際の脳内の仕組みの解明につながると期待されます。

研究グループはさらに、メスでも薬剤投与や卵巣除去によって体内の女性ホルモン量を減少させると、生殖行動中枢でのNPBが合成されなくなること、逆に、オスであっても、女性ホルモンを投与するとNPBが合成され始めることを見出しました(図3)。体内の性ホルモンバランスに応じて、生殖行動中枢でのNPBの合成量が雌雄の間で逆転することになります。魚類は私たち人間とは異なり、自然条件下で、あるいはホルモン投与によって容易に性転換できることが知られています。しかし、性転換に伴って生殖行動がオス型からメス型に、あるいはメス型からオス型に変わる仕組みは分かっていませんでした。今回見出されたNPB合成量の雌雄間での逆転は、生殖器官の性転換に伴って生殖行動も変わる仕組みの一端を示していると考えられます。

発表雑誌

雑誌名 「eLife」 論文タイトル Neuropeptide B mediates female sexual receptivity in medaka fish, acting in a female-specific but reversible manner 著者 Towako Hiraki-Kajiyama, Junpei Yamashita, Keiko Yokoyama, Yukiko Kikuchi, Mikoto Nakajo, Daichi Miyazoe, Yuji Nishiike, Kaito Ishikawa, Kohei Hosono, Yukika Kawabata-Sakata, Satoshi Ansai, Masato Kinoshita, Yoshitaka Nagahama, Kataaki Okubo*(*は責任著者) DOI番号 10.7554/eLife.39495 論文URL https://elifesciences.org/articles/39495

問い合わせ先

東京大学大学院農学生命科学研究科 水圏生物科学専攻 水族生理学研究室

准教授 大久保 範聡(おおくぼ かたあき)

Tel: 03-5841-5288

E-mail: okubo<アット>marine.fs.a.u-tokyo.ac.jp <アット>を@に変えてください。

用語解説