博 士 （ 理 学 ） 碓 井 章 子
学位論文題名
The Roles of the Genes ，tra7ntrack and pox‑neuro ， in the Neural DiffrentiationandthePathfindingSOf MeChanOSenSOryNeuronSintheNOtumofD ア〇 S9 ウカ Z 励．
（ショ ウジョウバェ成虫における tramtrack 及び pox‑neuro 遺伝子の神経分化への役割と中胸楯板における 機 械 感 覚 毛 の pathfinding に 関 す る 研 究 ）
学位論文内容の要旨
神経 系の複 雑な機能 および神 経個々 の特異的 な反応は全て神経細胞と標的細胞をっなぐ 神経 回路によ ってい る。神経 細胞は 神経母細 胞として上皮細胞から出現し、分裂及び種穴 の遺 伝子の修 飾を受 け分化す る。そ の後、神 経細胞は軸索を標的細胞に向けて伸長し神経 回路 を形成す る。こ の発生時 に形成 される神 経回路は、様々な系において非常に再現性の 高い 特定の経 路をと ることが 報告さ れている 。この神経回路を形成するメカニズムを解明 する ことは、 この分 野におけ る重要 な課題の ひとつである。本研究では神経分化の過程及 び神 経回路形 成過程 について ショウ ジョウバ ェ成虫の機械及び化学感覚毛を用いて解析し た。
第1章では神経の分化に関わる遺伝子tramtrack (ttk)について、通常の発現様式及び過剰 発現実験の表現型の解析から、tikは、非神経系の運命をもたらす機能を持つ事及び、細胞分 裂にも関連している事を明らかにした。
第2章 で は、 神 経 を更 に 異 なっ た 型 の神 経に分化 させる 機能を持 つ遺伝子poxn‑neuro (pox門）について調べた。poxnは、その過剰発現により外部形態及び中枢神経系たぉける末端 突起 分布にお いて機 械感覚毛 型から 化学感覚 毛型への形質転換が起こる事が報告されてい る。 付属肢へ のpoxnの過 剰発現 により1個の神 経細胞 及び軸索 からな る機械感覚毛型から 複数 の神経細 胞、軸 索及び突 起を持 つ化学感 覚毛型への形質転換が観察された。この事か ら、poxnは、内 部構造の 神経細 胞及び軸 索においても機械感覚毛型から化学感覚毛型への 形質 転換を引 き起こ す事が判 明した 。また、 付属肢の機械、化学感覚毛の発生時の分裂パ ターン、及び各発生段階におけるpoxnの過剰発現による形質転換の結果から神経細胞では、
外部 形態とは 異なり 遅い時期 までpoxnに 反応して形質転換のひき起きされることが判明し た。
第3章 及 び第4章で はショウ ジョウバ ェ成虫 中胸楯板 におけ る大・小 機械感 覚剛毛の 神 経回 路形成に ついて 調べた。 小楯板 を除く中 胸楯板全体に分布する小剛毛は軸索の伸長を ほぼ 同時に開 始し、 その後上 皮から の繊維状 突起に沿って伸長する事が観察された。各皮 の軸 索は、近 くの軸 索と神経 繊維束 を作りな がら伸 長し4つの群に まとま った後、既に形 成さ れている 大剛毛 の軸索と 繊維束 を形成し 中枢神経に向かった。各群の小剛毛を刺激し 清掃 行動を調 ぺたと ころ群毎 に特異 的な行動 が誘起 され、清 掃行動と4つ の群間に関連が 認め られた。 この事 は、4つの群を形成する際に用いている情報と同一の情報を小剛毛が神 経回路の形成に用いている可能性を示した。
小剛 毛とは 異なり、 個皮の発 生のス ケジュー ルの異なる大剛毛では、各神経毎に個別の 軸 索 伸長 が 観察さ れた。 中胸楯板 中央部 に位置す る2本 の大剛 毛(aDCとpDC）の軸 索経路
形成では、胚期の神経形成時に発生し、蛹期初期の形態形成過程の組織分解を生き残った 多突起二ユーロン(mdニューロン）による誘導が観察された。mdニューロンの除去実験 により軸索経路が変化することからmd二ユー口ンによる誘導が軸索経路形成に重要な役 割を果たすことが判明した。さらに、末梢神経系の個々の神経の分化の結果（個性）は標 的器官である中枢における末端突起のパターン（形態、分布）として捉えることができ、
このパターンに影響を与える因子について考察した。
学 位 論 文 審査 の 要 旨
主 査 教 授 鈴 木 範 男 副 査 教 授 山 下 正 兼 副 査 教 授 小 池 達 郎 副 査 助 教 授 伊 藤 悦 朗
学位論文題名
The Roles of the Genes ，tr‑aTntrack and pox‑neu7 ′〇，
in the NeuralDia ・．． erentiationandthePathfindingSOf MeChanOSenSOryNeuronSintheNOtumofD0 勿 S ゆ カ Z 励 ．
（ ショウジョウ バェ成虫における tramtrack 及び pox‑neuro 遺伝子の神経分化への役割と中胸楯板における 機 械 感 覚 毛 の pathfinding に 関 す る 研 究 ）
近 年、神経 細胞の分 化に関 する研究 が盛ん に行われている。神経系の複雑な機能および神 経 個々の特 異的な反 応は全 て神経細 胞と標 的細胞をっなぐ神経回路によっている。発生過 程 では神経 細胞は神 経母細 胞として 上皮細 胞から出現し、分裂及び種々の遺伝子産物によ る 修飾を受 け分化す る。そ の後、神 経細胞 は軸索を標的細胞に向けて伸長し神経回路を形 成 する。発 生過程で 形成さ れる神経 回路は 、様皮な系において非常に再現性の高い特定の 経 路をとる ことが報 告され ている。 発生過 程における神経回路の形成機構を解明すること は 、神経生 物学分野 におけ る重要な 研究課 題である。本学位論文は神経分化の過程及び神 経 回路形成 過程をシ ョウジ ョウパェ 成虫の 機械及び化学感覚毛を用いて詳細に解析したも ので、概説1章と本文4章から構成されている。
第1章では神経の分化に関わる遺伝子tramtrack (ttk)が非神経系への分化を運命づける機 能を持つ事及び細胞分裂にも関与する事を明らかにした。
第2章 で は 、神 経 を 更に 異 な った 型 の神経 に分化 させる機 能を持 つ遺伝子poxn‑neuro (poxn)に よって機 械感覚 毛型から 化学感 覚毛型への形質転換が引き起こされる事を明らか にした。
第3章 及 び第4章では ショウ ジョウバ ェ成虫 中胸楯板 における 大・小 機械感覚 剛毛の 神 経 回路形成 について 調べ、 小剛毛の 軸索の 伸長は同時に開始された後上皮からの繊維状突 起 に沿って 伸長し、 各々の 軸索は、 近くの 軸索と神 経繊維 束を作り ながら伸長し4つの群 に まとまっ た後、既 に形成 されてい る大剛 毛の軸索と繊維束を形成し中枢神経に向かって 伸長していくことを明らかにした。
一 方、小剛 毛とは 異なり、 発生パタ ーンの 異なる大剛毛では、各神経毎に個別の軸索伸 長 が起こる 。この過 程には 蛹期初期 の形態 形成過程で働いていた多突起二ユーロン（md二 ユーロン）によって誘導されることを明らかにした。
以 上の結果 は、発 生過程に おける神 経回路 形成の理解に大きな貢献するものであり、よ っ て 著 者 は 、 北 海 道 大 学 博 士 （ 理 学 ）の 学 位 を授 与 さ れる 資 格 ある も の と 認め る 。
