| Project/Area Number |
22K05678
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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 | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
石丸 善康 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(生物資源産業学域), 講師 (50435525)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 酸化ストレス / ROS / dual oxidase / 抗酸化酵素 / 寿命 / 老化 / Myoglianin / コオロギ / 細胞老化 / RNA-seq / 活性酸素種(ROS) / CRISPR/Cas |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、老化の原因となる活性酸素種(ROS)の産生と抗酸化機構のバランスを制御する分子機構の解明を目指す。加齢依存的に発現上昇するMyoglianin(Myo)遺伝子の欠損コオロギは長寿命の表現型を示すことから、Myoの詳細な機能解析を行うことで、ROS産生酵素と抗酸化酵素の発現調節および細胞老化誘導の分子機構を明らかにする。また、特定の細胞種(老化細胞など)で顕著に発現あるいは抑制されるmicroRNA(miRNA)の網羅的な発現解析を行い、機能性スクリーニングを実施することで、miRNAの活性化・不活性化による老化の遅延効果を評価し、抗老化の誘導技術としてmiRNAが有用か検討する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
生物の寿命と老化が酸化ストレスによって影響を受ける可能性が指摘され、その背後には細胞内での活性酸素種（ROS）レベルの上昇と抗酸化能力の低下が関与していると示唆されている。本研究では、長寿モデルとしてMyoglianin（Myo）遺伝子のノックアウト（KO）系統やRNAi個体を用いて、ROSレベルを制御する分子機構の解明を目指している。
Myo KO個体と野生型のRNA-Seqデータから、ROSの代謝に関わるNAD kinase（NADK1、NADK2）とisocitrate dehydrogenase（IDH1、IDH2、IDH3α、IDH3β）の発現変動を明らかにした。各遺伝子に対するRNAi実験では、特にNADK1、NADK2、IDH3αで生存率が著しく低下し、平均寿命が50-80％短縮されることが示された。また、Duox RNAiでも同様に生存率の低下が観察された。
さらに、ROSの一種である過酸化水素（H2O2）の検出結果から、若齢から終齢幼虫期におけるH2O2濃度の上昇が示唆され、成虫期でも増加傾向が見られた。一方、MyoのRNAiを行った若齢幼虫では、H2O2濃度の上昇がほとんど見られず、一定の濃度で維持されることが示された。
これらの結果から、MyoがROSの産生と分解に関与する因子を介してH2O2濃度を制御している可能性が示唆された。本研究成果は、生物の寿命と老化に関与する酸化ストレスを引き起こす分子機構を理解する上で重要な進展を示している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
RNA-seqデータから、酸化ストレス関連因子を探索し、RNAi機能解析でその生存率と寿命に影響が示された。さらに、Myoがこれらの因子を制御し、H2O2濃度の上昇に関与している可能性が示唆された。
今後の計画では、Myo KO個体でROS関連因子のRNAiまたはCRISPR/Cas遺伝子ノックイン解析を行い、KO長寿表現型のレスキュー効果を調査する予定であった。また、SA-β-Gal活性とROS濃度変化を測定・解析して、寿命制御メカニズムの理解を深める予定であったが、まだ至っていないため、当初の予定よりやや遅れているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
MyoのROSレベル制御メカニズムが寿命に影響する可能性が示唆された。従って、令和6年度の研究では、Myo KO個体を用いてその長寿表現型のレスキュー実験を行う。ROS関連因子のRNAiまたはCRISPR/Cas遺伝子ノックイン解析をMyo KO個体で実施し、レスキュー効果を評価する。また、SA-β-Gal活性とROS濃度を測定し、寿命制御に関与する分子機構の解明を目指す。
さらに、成熟成虫と高齢成虫におけるSmall RNA-Seq解析を実施し、miRNAの網羅的な発現プロファイルを比較解析する。これにより、加齢に伴って特異的に発現あるいは抑制されるmiRNAを探索し、miRNAが生物の老化プロセスと寿命の制御にどのように関与するか調べる。
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