Δ12脂肪酸デサチュラーゼの機能発現は、ショウジョウバエの体温調節行動を調節する

Functional expression of Δ12 fatty acid desaturase modulates thermoregulatory behaviour in Drosophila.

• Takuto Suito
• Kohjiro Nagao
• Kenichi Takeuchi
• Naoto Juni
• Yuji Hara
• Masato Umeda

抄録

多価不飽和脂肪酸（PUFAs）は、動物や植物の多種多様な寒冷環境への適応に重要な役割を果たしています。しかし、PUFAsが熱調節行動に影響を与えるメカニズムは捉えどころのないままである。したがって、我々はショウジョウバエメラノガスターの体温調節行動におけるPUFAsの役割を調査した。この目的のために、我々は、リノール酸[C18:2（n-6）]とリノレン酸[C18:3（n-3）]のようなPUFAに一価不飽和脂肪酸を変換するCaenorhabditis elegans Δ12脂肪酸脱飽和酵素（FAT-2）を発現するトランスジェニックハエを生成した。GAL4/UAS発現系を用いたFAT-2の神経細胞特異的発現は、中枢神経系（CNS）におけるC18:2（n-6）含有リン脂質の含有量の増加をもたらし、第三齢幼虫の好熱の有意な減少をもたらした。また、熱受容体を発現するニューロンの遺伝子スクリーニングとカルシウムイメージング解析を行ったところ、TRPA1を発現するニューロンではFAT-2が異所的に発現しており、ニューロンの活動を調節することで好ましい体温が低下することが明らかになった。このように、FAT-2の機能的発現は、神経細胞膜中のPUFA含有リン脂質の量を調節することにより、D. melanogasterの体温調節行動を変化させると結論づけた。

Polyunsaturated fatty acids (PUFAs) play crucial roles in adaptation to cold environments in a wide variety of animals and plants. However, the mechanisms by which PUFAs affect thermoregulatory behaviour remain elusive. Thus, we investigated the roles of PUFAs in thermoregulatory behaviour of Drosophila melanogaster. To this end, we generated transgenic flies expressing Caenorhabditis elegans Δ12 fatty acid desaturase (FAT-2), which converts mono-unsaturated fatty acids to PUFAs such as linoleic acid [C18:2 (n-6)] and linolenic acid [C18:3 (n-3)]. Neuron-specific expression of FAT-2 using the GAL4/UAS expression system led to increased contents of C18:2 (n-6)-containing phospholipids in central nerve system (CNS) and caused significant decreases in preferred temperature of third instar larvae. In genetic screening and calcium imaging analyses of thermoreceptor-expressing neurons, we demonstrated that ectopic expression of FAT-2 in TRPA1-expressing neurons led to decreases in preferred temperature by modulating neuronal activity. We conclude that functional expression of FAT-2 in a subset of neurons changes the thermoregulatory behaviour of D. melanogaster, likely by modulating quantities of PUFA-containing phospholipids in neuronal cell membranes.