体内物質のセンサーとして働く昆虫味覚受容体の生理的役割の解析

• Project/Area Number: 18J00733
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Insect science
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 遠藤 悠 東京大学, 新領域創成科学研究科, 特別研究員(PD) (50837474)
• Project Period (FY): 2018-04-25 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 味覚受容体 / カイコ / 栄養センサー / 昆虫

Outline of Annual Research Achievements

ヒトでも昆虫でも、味覚受容体は口だけでなく、消化管や血球などさまざまな組織で発現している。このことは味覚受容体が体内では栄養分などの化合物を認識するセンサーとして働くことを示唆するが、その機能はほとんど明らかになっていない。本研究は、カイコやキイロショウジョウバエの体内組織に発現する味覚受容体（Gustatory receptor, Gr）のがどのような体内環境センシングに関わっているのかを明らかにすることを目的とした。

本年度は、以下について検討を行った。
１．培養細胞を用いたリガンド同定系によって、体内に発現するカイコGrがセンシングする候補化合物の情報を得ている。そこで、リガンド情報から予測される栄養センシングの機能について生体を用いて検証するため、CRISPR/Cas9システムを用いたカイコのGrノックアウト個体の作出を目指した。マイクロインジェクション後の孵化率を改善するため、変異導入するカイコの系統を当初用いていたコウセツからN4へ変更した。また、複数箇所をターゲットにしたgRNAを混合することでターゲット遺伝子の切断効率を上げることを試みた。それらの検討の結果、孵化した個体の少なくとも半数以上で安定して変異導入できるようになった。こうしてGr変異系統を複数得ることができたが、期間内に系統を樹立することはできなかった。

２．キイロショウジョウバエを用いた検証では、摘出脳を用いたカルシウムイメージングを計画していたが、実験系の構築ができなかった。またその系では生体における脳の栄養センシングに近い条件を再現することが難しいことが判明した。そこで、生きたままのハエの神経活動を非侵襲に近いかたちで記録するための手法を検討した。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Diet choice: The two-factor host acceptance system of silkworm larvae (2020)
  • Author(s): Tsuneto, K., Endo, H., Shii, F., Sasaki, K., Nagata, S., Sato, R.
  • Journal Title: PLoS Biology Volume: 18 Issue: 9 Pages: e3000828-e3000828
  • DOI: 10.1371/journal.pbio.3000828
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] カイコの摂食促進物質に応答する味覚受容体 (2019)
  • Author(s): 遠藤悠・常藤加菜・佐藤令一
  • Organizer: 平成31年度蚕糸・昆虫機能利用学術講演会 日本蚕糸学会第89回大会
• [Presentation] カイコガ幼虫における味覚情報に制御された宿主摂食機構の解明 (2019)
  • Author(s): 常藤加菜・遠藤悠・志井文香・佐々木謙・永田晋治・佐藤令一
  • Organizer: 平成31年度蚕糸・昆虫機能利用学術講演会 日本蚕糸学会第89回大会
• [Presentation] Silkworm gustatory receptors tuned to phagostimulants (2018)
  • Author(s): Haruka Endo, Kana Tsuneto, Ryoichi Sato
  • Organizer: The 10th International Workshop on MOLECULAR BIOLOGY AND GENETICS OF THE LEPIDOPTERA
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Ultrasensitive chemosensory neuron in silkworm identify its host plant without biting (2018)
  • Author(s): Kana Tsuneto, Haruka Endo, Ken Sasaki, Ryoichi Sato
  • Organizer: The 10th International Workshop on MOLECULAR BIOLOGY AND GENETICS OF THE LEPIDOPTERA
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Characterization of novel hormone-producing cells expressing gustatory receptors in the fat body of silkworm, Bombyx mori larvae (2018)
  • Author(s): Shogo Uno, Haruka Endo, Ryoichi Sato
  • Organizer: The 10th International Workshop on MOLECULAR BIOLOGY AND GENETICS OF THE LEPIDOPTERA
  • Int'l Joint Research