フェロモン知覚とホルモンシグナルの同時作用による求愛調節因子のクロマチンベースのリプログラミング

Chromatin-based reprogramming of a courtship regulator by concurrent pheromone perception and hormone signaling.

• Songhui Zhao
• Bryson Deanhardt
• George Thomas Barlow
• Paulina Guerra Schleske
• Anthony M Rossi
• Pelin C Volkan

抄録

動物は体力を高めるために、内的状態と外的状態の両方を利用して生殖行動を調整しています。このような調整の基礎となる分子機構は未だに不明である。本研究では、フェロモンを感知するOr47bニューロンに着目した。Or47bニューロンは年齢や社会経験に依存してフェロモン反応が増加し、オスの求愛行動が優位になる。男性の求愛行動のマスターレギュレーターであるフルーツレス（Fru）は、社会経験と年齢がOr47bニューロンの応答と機能に及ぼす影響を駆動している。本研究では、社会経験と年齢特異的若年性ホルモン（JH）への同時曝露が、Or47bニューロンにおける発現のクロマチンベースのリプログラミングを誘導することを明らかにした。集団収容とJHシグナリングは、Or47bニューロンの発現を増加させ、プロモーターでのクロマチンマークを活性化させる。逆に、社会的孤立やJHシグナルの喪失は、発現を低下させ、プロモーター周辺の抑制的なマークを増加させる。これらの結果から、プロモーターはホルモンとフェロモンのシグナルを統合し、クロマチンに基づく発現の変化を促し、最終的には神経細胞や行動の可塑性を促進していることが示唆された。

To increase fitness, animals use both internal and external states to coordinate reproductive behaviors. The molecular mechanisms underlying this coordination remain unknown. Here, we focused on pheromone-sensing Or47b neurons, which exhibit age- and social experience-dependent increase in pheromone responses and courtship advantage in males. Fruitless (Fru), a master regulator of male courtship behaviors, drives the effects of social experience and age on Or47b neuron responses and function. We show that simultaneous exposure to social experience and age-specific juvenile hormone (JH) induces chromatin-based reprogramming of expression in Or47b neurons. Group housing and JH signaling increase expression in Or47b neurons and active chromatin marks at promoter. Conversely, social isolation or loss of JH signaling decreases expression and increases repressive marks around promoter. Our results suggest that promoter integrates coincident hormone and pheromone signals driving chromatin-based changes in expression and ultimately neuronal and behavioral plasticity.

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