| Project/Area Number |
20K06081
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 39050:Insect science-related
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| Research Institution | Sojo University |
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Principal Investigator |
太田 広人 崇城大学, 生物生命学部, 教授 (60450334)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 摂食行動 / ドーパミン受容体 / GPCR / 農薬 / カイコ |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、カイコのドーパミン（DA）受容体（BmDopR1-4, BmEcDopRの5種類）の細胞内シグナリングを明らかにするとともに、どのサブタイプが、カイコの摂食行動を調節しているのかを、ゲノム編集技術を用いて幼虫個体レベルで実証する。加えて、個々のDA受容体に特異的に作用する化合物の探索も進める。特異的化合物の発見は、DA受容体をターゲットとした新規害虫防除剤や、シルク・有用組換えタンパク質の品質・生産性の向上を目的とした新たな人工飼料の開発につながる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
カイコに存在する5種類のドーパミン（DA）受容体のシグナル伝達系に関しては前年度までにほぼ全体像が分かってきた。研究を延長し、これらDA受容体のカイコ摂食行動に対する影響について実験を進めた。以前までの予備調査で、D2-like DA受容体アゴニストのブロモクリプチン（Bro）が行動解析に有効なリガンドであることが分かっていたので、Broを幼虫に注射投与し、その後の行動変化を細かく検証した。その結果、BroはBmDopR3のアゴニストとして作用しカイコ幼虫の摂食と関連の行動（採餌ロコモーションや排糞）を促進することが分かった。この成果を国際論文に発表することができた。また、国内の和雑誌にもレビューとして報告した。
さらに行動解析を進める中、別のD2-likeアゴニストのペルゴリド（Per）がカイコ幼虫の摂食を促進することが分かった。しかしロコモーションや排糞などに対してはほとんど影響がなく、Broとは異なる効果を示した。BroとPerの注射実験から、カイコの摂食行動にはBmDopR3のみならず、もう一つのD2-likeサブタイプであるBmDopR4も関わっている可能性が浮上した。そこでBmDopR3と4に対するBroとPerのアゴニスト効果の程度を調べた。その結果、BroはBmDopR3に対して選択的に、Perは逆にBmDopR4に対して選択的に作用していることが分かってきた。引き続きこの点について詳細を詰めていく必要がある。
当初の計画では研究の肝に据えていたゲノム編集実験であったが、実験装置の改善に必要な部品調達と加工が困難であるため、実験を中断することにした。次年度は研究を再延長し、上記の薬理学的なアプローチでカイコ幼虫の摂食行動とDA受容体の関係性について深く調べていくことにする。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
ゲノム編集実験について、装置の改善が想定以上に難しく共同研究者による指導も期間内に実現できないままとなった。次年度中の実装は難しいと判断される。一方、薬剤の注射実験による行動解析では、論文と和文レビューとして報告できたのでその点は研究として大きく進展できたといえる。全体の進捗としてはやや遅れているとした。次年度は注射実験と受容体薬理実験を併用することで、摂食行動の調節に関わるD2-likeサブタイプそれぞれの役割についてデータを蓄積していく。
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| Strategy for Future Research Activity |
大きな期待を持ってゲノム編集実験の導入を進めてきたが、これ以上の装置改善、また特殊な部品の調達・加工が難しいと判断し、再延長となる次年度内では注射実験データと受容体薬理データを組み合わせるアプローチで研究を進めることで計画している。特にD2-like DA受容体サブタイプのBmDopR3と4に対するBroとPerの作用性であったり、それぞれの薬剤の注射による行動変化と受容体との関係性について比較検討することでそれぞれのサブタイプの摂食行動及び関連行動に対する役割を明確にしたいと考えている。これら注射実験で使用している化合物は高価ゆえDAまたはDA前駆物質のL-DOPA等を人工飼料に添加し、摂食向上に伴う成長が認められるか、また繭生産に及ぼす影響等を調査することで、研究成果を人工飼料開発に応用展開可能かの基礎実験を行う。添加物として飼料に混合しカイコの成長促進剤としての利用、またその実験方法に関して特許を出願している。摂食行動ではないが、薬剤の注射実験をしている中、カイコの心臓（背脈管）の拍動にも影響があることが観察された。摂食行動の観察と並行して、拍動等の心臓機能にも注目した行動観察を行う。
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