Diversity and evolution of venomous proteins for colony defense in social aphids
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21H02544
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 45020:Evolutionary biology-related
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
沓掛 磨也子 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究グループ付 (90415703)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
植松 圭吾 慶應義塾大学, 法学部(日吉), 助教 (00793861)
森山 実 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (30727251)
宮房 孝光 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (70760271)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2021: ¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000)
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| Keywords | 社会性アブラムシ / 兵隊階級 / 毒タンパク質 / 多様性 / 進化 |
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| Outline of Research at the Start |
ハチ、アリなど多くの社会性昆虫は毒を保有する。毒の獲得は社会性の進化や維持に重要な役割を果たしたと考えられているが、その知見は断片的にしか得られていない。社会性アブラムシには、兵隊が毒を保有し、これを武器に外敵を攻撃する種が存在する。本研究課題では、兵隊が特異的発現する攻撃毒タンパク質を様々な種で網羅的に同定し、その多様性を明らかにするとともに、分子進化過程や生理機能について総合的に解明する。これにより「生物毒」という独自の切り口から、兵隊アブラムシの社会機能に関わる分子基盤と進化について解明し、昆虫社会における毒タンパク質の多様性と共通性、社会性進化に果たした役割や重要性について考察する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、国内で採集した3種4タイプの社会性アブラムシを用いて、中腸と唾液腺の組織別RNAseq解析をおこない、兵隊攻撃毒の候補遺伝子を探索した。解析した種は、ワタムシ族に属するボタンヅルワタムシ（ゴール世代、二次寄主世代）とクサボタンワタムシ（二次寄主世代）、ツノアブラムシ族に属するヒエツノアブラムシ（二次寄主世代）で、各サンプルの兵隊および非兵隊から中腸と唾液腺の全RNAをそれぞれ抽出し、cDNAライブラリーを作製後、シーケンスを行った。その後de novoアセンブリ、リードマッピング、発現量解析を行い、兵隊で有意に発現亢進する遺伝子を攻撃毒候補として選別した。興味深いことに、ボタンヅルワタムシのゴール世代では唾液腺における兵隊特異的発現遺伝子が39個しか同定されなかったのに対し、ボタンヅルワタムシとクサボタンワタムシの二次寄主世代における兵隊特異的発現遺伝子は770個および641個と、ゴール世代に比べて10倍以上多い遺伝子が同定された。この結果は、ボタンヅルワタムシおよびクサボタンワタムシの二次寄主世代においては、唾液腺において様々な兵隊攻撃毒タンパク質が貯蔵されている可能性を示唆するものであり、現在詳細な解析を続けている。本年度はまた、ハクウンボクハナフシアブラムシの予備的解析から得られた毒タンパク質のペプチド抗体を作製して特異性チェックを行ったほか、大腸菌による組換えタンパク質発現や吐き戻し液のプロテオミクス解析についても予備的実験をおこなった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は奥多摩で得られたワタムシ族Colophina属のボタンヅルワタムシとクサボタンワタムシ、ツノアブラムシ族Pseudoregma属のヒエツノアブラムシについて、HiSeqによるRNAseq解析をおこなった。解剖した組織から得られたRNA量が10ng程度とごく微量であったため、cDNA増幅によるライブラリー作製のプロトコール確立を試み、増幅しない場合と同程度の高品質かつ十分量の配列データを得ることに成功した。データ解析においては、中腸または唾液腺で兵隊特異的に発現する遺伝子について、特に酵素類に着目した解析を進めているところである。また本年度は、ハクウンボクハナフシアブラムシの予備的解析から得られた毒タンパク質2種の特異的ペプチド抗体を作製したほか、大腸菌による組換えタンパク質発現や吐き戻し液のプロテオミクス解析についても予備的実験をおこなった。よって研究は概ね順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、引き続き様々な種の兵隊攻撃毒タンパク質の同定、種間比較解析、機能解析、分子進化学的解析を進める。種間比較解析については、エゴノネコアシアブラムシなどツノアブラムシ族に属する数種を用いた中腸／唾液腺のRNAseq解析から、兵隊攻撃毒タンパク質の多様性について明らかにする。機能解析においては、ハクウンボクハナフシアブラムシに関して、特異的ペプチド抗体を用いたイムノブロット解析や組織局在解析、組換えタンパク質発現、吐き戻し液のプロテオミクス解析、全ゲノム配列情報を用いた分子進化学的解析などを引き続き進める。
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Report
(1 results)
Research Products
(5 results)
