発表者
服部 達哉(麻布大学獣医学部 動物応用科学科 博士課程)
小坂田 拓哉(東京大学大学院農学生命科学研究科 応用生命化学専攻 博士課程)
松元 綾香(麻布大学獣医学部 動物応用科学科 学部生:当時)
松尾 直毅(大阪大学大学院医学系研究科 准教授)
𡌶 紗智子(東京大学大学院農学生命科学研究科 応用生命化学専攻 博士研究員:当時)
西田 貴也(東京大学大学院農学生命科学研究科 応用動物科学専攻 修士課程:当時)
森 裕司(東京大学大学院農学生命科学研究科 応用動物科学専攻 教授:当時)
茂木 一孝(麻布大学獣医学部動物応用科学科 准教授)
東原 和成(東京大学大学院農学生命科学研究科 応用生命化学専攻 教授
/JST ERATO東原化学感覚シグナルプロジェクト 研究総括)
菊水 健史(麻布大学獣医学部動物応用科学科 教授)

発表のポイント

◆ESP1というオスのフェロモンは、メスには性行動促進、オスには攻撃性亢進という異なったアウトプットを引き起こすということを明らかにしました。

◆ESP1は他のオスに対して攻撃を促す機能を持つだけでなく、分泌している自分自身に対しても攻撃性を高めるために働いているということがわかりました。

◆性フェロモンが異性に作用するだけでなく、同性の他個体や、さらには分泌する自分自身にも作用するという、フェロモンの新しい概念を提供する発見です。

発表概要

オスマウスの涙には、ESP1(注1)というフェロモン(注2)が含まれることが知られています。外に分泌されたESP1は、メスの鼻の下部にある鋤鼻器官(注3)を刺激して、メスの性行動を促進させます(Haga et al. Nature 2010)。しかし、他のオスに対してどのような作用があるかは不明でした。本研究では、ESP1が、尿の存在下、オスに攻撃を促す効果があることを見いだしました。さらに、オスは、性成熟とともに分泌が増加するESP1が自分自身にも作用することによって、自身が持つ攻撃性がさらに高まることがわかりました。本研究の成果は、性フェロモンが異性に作用するだけでなく、同性の他個体や、さらには分泌する自分自身にも作用するという、フェロモンの新しい概念を提供する発見です。

発表内容

20160303ESP1-aggression graphical abstract

図 性フェロモンESP1は、異性の性行動を促進させるだけでなく、同性の他個体に対する攻撃を誘発し、さらには分泌する自分自身の攻撃性を高める。(拡大画像↗

匂いやフェロモンといった化学感覚シグナルは、哺乳類のさまざまな行動や情動を制御しています。なかでも、尿、涙、唾液、汗などの外分泌液に含まれるフェロモンは、受け取った個体の嗅覚系を介して脳にその情報が伝達され、その結果、社会行動や性行動など、哺乳類にとって重要な行動を引き起こします。つまり、フェロモンによって、哺乳類のさまざまな行動が適切に管理され、生命の維持と種の存続が保証されます。

オスマウスの涙には、ESP1というフェロモンが含まれています。メスマウスは、オスと接触することによって、鼻腔下部に存在する鋤鼻器官でESP1を受容します。すると、背中をそらしてオスマウスの交尾を受け入れやすくする体勢(交尾受け入れ行動)をとります。すなわち、オスから分泌されたESP1は、メスの性行動を促進させる性フェロモンとして機能します。それでは、ESP1は他のオスに対してどのような効果があるのでしょうか。また、ESP1はオスの性成熟時に男性ホルモンの上昇に伴って分泌され始め、自分自身のESP1を受容しますが、そのときオス自身の身体でどのような変化が起きるのでしょうか。東京大学大学院農学生命科学研究科の東原和成教授らの研究グループは、麻布大学獣医学部の菊水健史教授らの研究グループと共同で、これらの疑問を明らかにしました。

オスは別のオスが住処に侵入してくると攻撃しますが、去勢したオスに対しては攻撃を仕掛けません。しかし、ESP1を分泌しないオスに、ESP1をあらかじめ与えて嗅がせておくと、去勢したオスが入ってきても攻撃することがわかりました。一方で、その攻撃はESP1の受容体であるV2Rp5(注4)を欠損しているオスでは見られませんでした。また、この攻撃には尿のシグナルも必要であることがわかりました。つまり、ESP1は尿の存在の下で、オスに対しては攻撃のシグナルとして作用することがわかりました。また、ESP1を分泌するオスは、分泌しないオスにくらべて攻撃性が高いことがわかりました。そこで、ESP1を分泌するオスのV2Rp5を欠損させたところ、ESP1を分泌しているにも関わらず、分泌しないオスと同じ程度の攻撃性しか見られませんでした。これらの結果は、性成熟時に分泌されたESP1を自分で受容することによって、攻撃性が上昇することを示唆しています。すなわち、ESP1は他のオスに対して攻撃を促す機能を持つだけでなく、分泌している自分自身に対しても攻撃性を高めるために働いているということがわかりました。

つまり、本研究では、ESP1というオスのフェロモンは、メスには性行動促進、オスには攻撃性亢進という異なったアウトプットを引き起こすということを明らかにしました(図)。また、遺伝学的な手法を用いることによって、メスとオスとでの行動アウトプットの違いは、脳神経回路の性的二型(注5)によることが示唆されました。一般的に、性フェロモンは異性に対しての作用がよく知られていますが、分泌している自分自身にも効果があるという今回の結果は、既存のフェロモンの概念にはなかったものです。自然界において、ほとんどの野生マウスのオスはESP1を分泌しており、ESP1は成熟してオスの攻撃性を高めるための重要な因子といえます。

今回の成果は、マウスの行動がどのような化学感覚シグナルによって制御されているか、その理解を深めるもので、今後、哺乳類の情動や行動を支配・制御する脳神経回路の解明に向けて、有用な基礎研究基盤となるものです。

本研究は、東京大学大学院農学生命科学研究科の東原和成教授研究室と故森裕司教授研究室(菊水助教:当時)との共同研究でスタートし、その後、同研究科の東原和成研究室と麻布大学獣医学部動物応用科学科の菊水健史研究室との密な共同研究で達成されたもので、故森裕司教授に捧げる論文となりました。また、国立研究開発法人科学技術振興機構(JST) 戦略的創造研究推進事業 総括実施型研究(ERATO)東原化学感覚シグナルプロジェクト の研究の一環として行われました。

発表雑誌

雑誌名
「Current Biology」
論文タイトル
Self-exposure to the male pheromone ESP1 enhances male aggressiveness in mice
著者
Tatsuya Hattori, Takuya Osakada, Ayaka Matsumoto, Naoki Matsuo, Sachiko Haga-Yamanaka, Takaya Nishida, Yuji Mori, Kazutaka Mogi, Kazushige Touhara* and Takefumi Kikusui*(*責任著者)
DOI番号
10.1016/j.cub.2016.03.029
論文URL
http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2016.03.029

問い合わせ先

<研究に関すること>
東京大学大学院農学生命科学研究科 応用生命化学専攻 生物化学研究室
教授 東原 和成(トウハラ カズシゲ)
Tel:03-5841-5109
Fax:03-5841-8024
研究室URL:http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/biological-chemistry/

麻布大学獣医学部動物応用科学科
教授 菊水 健史(キクスイ タケフミ)
Tel:042-769-1853
Fax:042-850-2513
E-mail:kikusui@azabu-u.ac.jp

<JST事業に関すること>
科学技術振興機構 研究プロジェクト推進部
調査役 大山 健志(オオヤマ タケシ)
Tel:03-3512-3528
Fax:03-3222-2068
E-mail:eratowww@jst.go.jp

<広報に関すること>
東京大学大学院農学生命科学研究科・農学部
総務課総務チーム 広報情報担当
Tel:03-5841-8179
Fax:03-5841-5028
E-mail:koho@ofc.a.u-tokyo.ac.jp

科学技術振興機構 広報課
Tel:03-5214-8404
Fax:03-5214-8432
E-mail:jstkoho@jst.go.jp

麻布大学 総務部 入試・広報課
Tel:042-769-2032(直通)
Fax:042-850-2505
E-mail:koho@azabu-u.ac.jp

用語解説

注1 ESP1
オスマウスの涙に特異的に分泌される70個ほどのアミノ酸からなるタンパク質で、マウスの性フェロモンのひとつである。外分泌腺から分泌されるペプチドのため、Exocrine gland-secreting peptide (ESP)と命名された (Kimoto et al. Nature 2005)。オスから分泌されたESP1は、メスマウスの鋤鼻器官を活性化して、メスの交尾受け入れ行動を促進する(Haga et al. Nature 2010)。
注2 フェロモン
「ある個体から分泌され、同種の他個体に受容されると、受容した個体に特定の行動や内分泌変化を引き起こす物質」と定義される。特に異性から発せられ、性特異的な行動や内分泌変化を引き起こすものを「性フェロモン」と呼ぶ。
注3 鋤鼻器官
鼻腔下部に口吻側から尾側に向かって横たわるパイプ状の感覚器官。動物個体から分泌される低分子の有機化合物やペプチドおよびタンパク質を受容する。鋤鼻器官を外科的に切除したり、分子遺伝学的に機能を欠損させたりしたマウスの解析によって、鋤鼻器官は性行動や社会行動に関わる化学感覚シグナルを受容することが強く示唆されている。
注4 V2Rp5
鋤鼻器官の鋤鼻神経細胞に発現しているGタンパク質共役型受容体のひとつ。N末端が長いC ClassのGタンパク質共役型受容体のファミリーに属し、ペプチドやタンパク質をリガンドとすると考えられている。
注5 性的二型
生物において、性の差が原因となって体の形質が異なる現象をさす。性別によって、体格や身体全体の構造が異なる場合もあれば、脳構造などそれぞれの組織で異なる場合もある。動物では性ステロイドホルモンの作用によって異なる形質を獲得する。