| Project/Area Number |
22K05683
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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 | Kyoto University of Advanced Science |
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Principal Investigator |
清水 伸泰 京都先端科学大学, バイオ環境学部, 教授 (30434658)
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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: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | ササラダニ亜目 / コイタダニ科 / 防御物質 / シアン化水素 / 生成機構 / 生合成 / ササラダニ / シアン化合物 |
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| Outline of Research at the Start |
ササラダニ亜目コイタダニ科の一種の外分泌物中に、猛毒のシアン化水素を検出した。シアン化水素はそのままの形では体内に蓄えられないため、その前駆物質の存在が疑われる。本研究では、シアン化水素の生成の原因となる前駆物質の化学構造を同定することを突破口として、防御物質の生成機構および生物機能の解明を試みる。シアン化水素の生成機構はヤスデ類で研究が進んでいるが、ダニ類では未解明であり、物質レベルでは新規な忌避剤・抗菌剤シーズとして、さらに生成機構に関わる酵素の有用性が認められれば、産業利用を視野に入れた生体触媒としての利用が期待できる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
ササラダニ類の化学防御に注目し、防御物質の探索を行うとともに、生成機構の解明を目的とする本研究において、今年度は以下のような実績をあげた。
１）昨年度の実績としてササラダニ亜目コイタダニ科に属するセンダンササラダニPhauloppia adjectraの油腺分泌物からセスキテルペン類のほかにシアン化合物を、また同科のサカモリコイタダニOribatula sakamoriiからはシアン化合物の類縁体とセスキテルペン類をそれぞれ同定した。シアン化合物を防御物質とする節足動物としてヤスデ類がよく知られているが、ヤスデはシアノヒドリンであるマンデロニトリルを分泌腺の貯蔵嚢に貯めて、体外に放出する際に反応室のリアーゼと混合することでシアン化水素が生成する。一方、ササラダニからシアン化合物は検出されたものの、実際にシアン化水素が生成するかは不明である。そこでササラダニ亜目コイタダニ科に属するセンダンササラダニ由来のシアン化合物の標品を用いて、シアン化水素への分解機構の検証を行ったところ、未知の酵素が関与していることが強く示唆された。
２）センダンササラダニの成虫および若虫におけるシアン化合物の生成量を定量したところ、本化合物は成虫特異的であることが判明した。
３）サカモリコイタダニからはセンダンササラダニ由来のシアン化合物の類縁体が見つかった。しかし、生息密度が低かったので、効率的に採集できる地点、採集方法の検討を行った。
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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
センダンササラダニ成虫および若虫はケヤキの樹皮裏から採集した。ダニの油腺分泌物は成虫および若虫をヘキサンに浸漬することで抽出し、その抽出液をGC-MSで分析した。その結果、成虫からmandelonitrile octanoateが検出された一方で、本化合物は若虫からは検出されず成虫特異的な成分であることが明らかとなった。さらに成虫をすり潰すことによってシアン化水素が生成することをピクリン酸試験紙法で確認できたことから、シアン化水素の生成には酵素の関与が強く示唆された。サカモリコイタダニはセンダンササラダニと生息場所が異なり、腐植土やコケ中から採集できるが、生息密度は非常に低い。シアン化合物の定量や酵素実験を実施するためには頭数が不足していることから、随時、研究協力者により大阪、富山などから土壌やコケなどの材料を提供してもらい、ダニの分離作業を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
1) ヤスデ類がもつシアノヒドリンは特有のリアーゼによってシアン化水素に分解される。センダンササラダニで検出したシアン化物はエステルであり、シアン化水素に分解されるには２段階を要する。これらの反応に関与する酵素を段階的に明らかにしながら、シアン化水素への分解機構の全容を解明する。
2) センダンササラダニとサカモリコイタダニの間で異なるシアン化合物が検出されることからコイタダニ科内で種毎に防御物質を分析する必要がある。野外から土壌やコケの採取を進め、多種のコイタダニ科ダニの収集に努める。
3) シアン化物の自然生態系での役割の一端を明らかにする。捕食者に対する化学的な防御効果をはじめ、種内のフェロモン作用の有無等の検討を行う。
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