昆虫における分散型動原体・局在型動原体の比較解析

• Project/Area Number: 12J10761
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Applied entomology
• Research Institution: National Institute of Agrobiological Sciences
• Principal Investigator: 二橋 美瑞子 独立行政法人農業生物資源研究所, 遺伝子組換えカイコ研究開発ユニット, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥3,960,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2014: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2013: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2012: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 分散型動原体 / 局在型動原体 / 染色体 / カイコ / ヨトウガ / Ndc80 / ショウジョウバエ

Outline of Annual Research Achievements

動原体は、細胞分裂の際、複製された染色体を2つの新しい細胞に正確に分配する重要な役割を持つ。ヒトなど多くの真核生物では、動原体は染色体の一か所に局在しているが、複数の動原体が染色体中に散在する「分散型の動原体」の様式をもつ生物種も存在する。分散型動原体を持つ染色体は、切断された染色体断片が世代を超えて保持されるなど興味深い性質を持つが、局在型動原体に比べ、その仕組みについては不明な点が多い。昆虫では進化の過程で複数回分散型動原体が出現しており、中でも、カイコは遺伝子情報や遺伝子機能解析技術が進んでおり、昆虫の中で局在型動原体の知見が最も蓄積しているキイロショウジョウバエとも比較的近縁なため、分散型動原体の構造及びその進化の解明に適した材料である。局在型動原体の主要な構成タンパク質の中には、カイコゲノムで見つからないものも存在するため、カイコでは新規な動原体タンパク質も期待できる。
本年度は、カイコ動原体遺伝子Ndc80と相互作用するタンパク質複合体の解析を目指し、まずエピトープタグ融合型Ndc80を恒常的に発現する培養細胞株の樹立に必要な抗生物質を探索した。ピューロマイシンが効果的に細胞を死滅させたため、ピューロマイシン耐性遺伝子を使ってベクターの作製に着手した。さらに、EGFPとNdc80の間に45アミノ酸のスペーサーを入れると、中期の染色体への局在がより明瞭になることが分かった。EGFPを発現するRNAi簡易培養細胞株BmN4-SID1で使用可能な蛍光タンパク質を探索したところ、赤色蛍光タンパク質の中でmcherryが利用可能であることを見出した。また、生体内でのNdc80の挙動を観察するため、mcherry- Ndc80遺伝子を導入した遺伝子組換えカイコを作出し、最初の1系統が年度末に得られた。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] A Major Facilitator Superfamily protein encoded by TcMucK gene is not required for cuticle pigmentation, growth and development in Tribolium castaneum. (2014)
  • Author(s): Mun S, Noh MY, Osanai-Futahashi M, Muthukrishnan S, Kramer KJ, Arakane Y.
  • Journal Title: Insect Biochemistry and Molecular Biology Volume: 49 Pages: 43-48
  • DOI: 10.1016/j.ibmb.2014.03.007
• [Journal Article] Large scale full-length cDNA sequencing reveals a unique genomic land scape in a lepidopteran model insect, Bombyx mori. (2014)
  • Author(s): Suetsugu, et al., 他37名、Osanai-Futahashi, Mを含む)
  • Journal Title: G3 : Genes, Genomes, Genetics Volume: 3 Pages: 1481-1492
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] オモクローム色素合成の最新の知見―ショウジョウバエのパラダイムを超えて― (2013)
  • Author(s): 二橋美瑞子
  • Journal Title: 蚕糸・昆虫バイオテック Volume: 82 Pages: 5-12
• [Journal Article] Efficient TALEN construction for Bombyx gene targeting. (2013)
  • Author(s): Takasu Y, Sajwan S, Daimon T, Osanai-Futahashi M, et al(他4名)
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 8 Issue: 9 Pages: e73458-e73458
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0073458
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification of the Bombyx red egg gene reveals involvement of a novel transporter family gene in late steps of the insect ommochrome biosynthesis pathway. (2012)
  • Author(s): Osanai-Futahashi M, Tatematsu K, Yamamoto K, Narukawa J, Uchino K, Kayukawa T, Shinoda T, Banno Y, Tamura T, Sezutsu H.
  • Journal Title: The Journal of Biological Chemistry Volume: 287(10.1074/jbc.M111.321331) Pages: 17706-17714
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A visible dominant marker for insect transgenesis. (2012)
  • Author(s): Osanai-Futahashi M, Ohde T, Hirata J, Uchino K, Futahashi R, Tamura T, Niimi T, Sezutsu H.
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 3 Issue: 1 Pages: 1295-1295
  • DOI: 10.1038/ncomms2312
  • Peer Reviewed
• [Presentation] TALENを用いたゲノム編集によるオモクローム系色素合成経路の解明 (2014)
  • Author(s): 二橋美瑞子、立松謙一郎、二橋亮、高須陽子、粥川琢巳、石毛太一郎、矢嶋俊介、田村俊樹、山本公子、瀬筒秀樹
  • Organizer: 第37回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2014-11-25
• [Presentation] 昆虫のオモクローム系色素合成に関わる新規遺伝子の同定と進化. (2014)
  • Author(s): 二橋美瑞子ら, 他5名
  • Organizer: 第84回日本蚕糸学会年会
  • Place of Presentation: 日本大学
  • Year and Date: 2014-03-11
• [Presentation] カイコ卵色変異体の解析と遺伝子組換えマーカーへの応用 (2013)
  • Author(s): 二橋美瑞子ら, 他5名
  • Organizer: 日本進化学会第15回つくば大会
  • Place of Presentation: 筑波大学
  • Year and Date: 2013-08-28
• [Presentation] Pigment synthesis pathway genes and their application to visible transgenic markers (2012)
  • Author(s): Mizuko Futahashi, Ken-ichiro Tatematsu, Kimiko Yamamoto, Keiro Uchino, Ryo Futahashi, Toshiki Tamura, Hideki Sezutsu
  • Organizer: 第24回国際昆虫学会
  • Place of Presentation: 韓国 大邱市
  • Year and Date: 2012-08-20