昆虫の生死を決定する遺伝子の解析

• Project/Area Number: 21658019
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Applied entomology
• Research Institution: Saga University
• Principal Investigator: 早川 洋一 佐賀大学, 農学部, 教授 (50164926)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000); Fiscal Year 2010: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2009: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000)
• Keywords: 昆虫 / 個体死 / 遺伝子 / ストレス / 自然免疫 / imd経路 / シグナル伝達 / ヒートショック

Research Abstract

種々のストレスに対する抵抗性が上昇したキイロショウジョウバエGS変異体を同定した。例えば、4℃、24時間という低温ストレスによってコントロール幼虫の生存率が15%に対して、この変異体では100%の生存率を示す。このゲノム変異箇所を調べた結果、out at first (oaf)という機能未知遺伝子内にGSベクターか挿入された変異体であることが判明した。予備実験の結果、本研究で用いているバランサーショウジョウバエとのヘテロ接合oaf変異体ではimd発現が上昇していることを確認した。このimd発現上昇の影響下に抗菌ペプチド遺伝子発現が活性化し、こうした自然免疫活性が高まったoaf変異体ではストレス環境下でも病原菌に対する抵抗性が高く生存率も上昇するのではないか、という仮説の基に解析を進めてきた。実験では、グラム陰性菌Enterobactor cloacaeを幼虫に注射し、その後の生存率を測定した。その結果、コントロール幼虫に比べoaf変異体では有意に死亡率が低下した。したがって、このoafヘテロ接合変異体では、imd発現上昇を介してグラム陰性菌に対する抵抗性が上昇したものと解釈できる。さらに、oafの詳細な生理的解析を進めるため、UAS-oaf系統を作出した。このUAS-oaf系統と2種類のGal4系統を用いてoafの強制発現を行い、各種条件下での生存率へのoafの効果を調べた。中枢神経系での発現をドライブするelav-Gal4と血球・脂肪体での発現をドライブするC564-Gal4系統を用いて強制発現を行ったF1幼虫の生存率を調べたが、ストレス条件下でも非ストレス条件下でも生存率への有意な変化は生じなかった。しかしながら、後者のUAS-oaf,C564-Gal4でのoaf強制発現系統では、コントロール系統に比べ高温ストレス条件下でのimdの発現上昇が有意に低下していた。これらの結果は、当初の予想通り、oafが直接的あるいは間接的にimdの発現制御に関与していることを強く示唆する結果と解釈される。今後、さらに種々のGal4系統による強制発現を行い、幼虫と併せて成虫においてもフェノタイプの解析を進める予定である。

Research Products

• [Journal Article] Cells expressing Desiccate are essential for morphogenesis of labial sensilla in Drosophila melanogaster adults. (2011)
  • Author(s): Kawano, T., Matsumoto, H., Nakano F., Tsuzuki, S., Hayakawa, Y.
  • Journal Title: Entomol.Sci. Volume: 14 Pages: 183-191
  • NAID: 10030579946
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Adaptor protein is essential for insect cytokine signaling in hemocytes (2010)
  • Author(s): Oda, Y., Matsumoto, H., Kurakake, M., Ochiai, M., Ohnishi, A., Hayakawa, Y.
  • Journal Title: Proc.Natl.Acd.Sci.USA, 158862-15867 Volume: 107 Pages: 158862-15867
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A eukaryotic (insect) tricistronic mRNA encodes three proteins selected by context dependent scanning. (2010)
  • Author(s): Kanamori, Y., Hayakawa, Y., Matsumoto, H., Yasukochi, Y., Shimura, S., Nakahara, Y., Kiuchi, M, Kamimura M.
  • Journal Title: J.Biol.Chem Volume: 285 Pages: 36933-36944
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification of a gene, Desiccate, contributing to desiccation resistance in Drosophila melanogaster. (2010)
  • Author(s): Kawano, T., Shimoda, M., Matsumoto, H., Ryuda, M., Tsuzuki, S., Hayakawa, Y.
  • Journal Title: J.Biol.Chem. Volume: 285 Pages: 38889-38897
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The C-terminal elongation of Growth-blocking peptide enhances its biological activity and micelle binding affinity. (2009)
  • Author(s): Umetsu, Y, Aizawa, T, Muto, K, Yamamoto, H, Kamiya, M, Kumaki, Y, Demura, M, Hayakawa, Y., Kawano, K.
  • Journal Title: J.Biol.Chem. 284 Pages: 29625-29634
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A novel peptide mediates aggregation and migration of hemocytes from an insect. (2009)
  • Author(s): Nakatogawa, S., Oda, Y., Kamiya, M., Kamijima, T., Aizawa, T., Clark, KD., Kawano, K., Strand, R.M., Hayakawa, Y.
  • Journal Title: Curr.Biol. 19 Pages: 779-785
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ショウジョウバエの新規遺伝子Desiccate(Desi)の生理機能 (2011)
  • Author(s): 早川洋一
  • Organizer: 日本応用動物昆虫学会 第55回大会
  • Place of Presentation: 九州大学
  • Year and Date: 2011-03-29
• [Presentation] 昆虫サイトカインによる自然免疫活性調節 (2010)
  • Author(s): 早川洋一
  • Organizer: 日本比較免疫学会 第22回学術集会
  • Place of Presentation: 九州大学
  • Year and Date: 2010-08-04
• [Presentation] 寄生蜂Asobara japonicaの毒液が宿主ショウジョウバエに及ぼす致死作用 (2010)
  • Author(s): 降幡駿介、早川洋一
  • Organizer: 応用動物昆虫学会
  • Place of Presentation: 千葉大学
  • Year and Date: 2010-03-26
• [Presentation] 新規昆虫サイトカインの構造と生理機能 (2009)
  • Author(s): 早川洋一
  • Organizer: 生化学会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場
  • Year and Date: 2009-10-21