カイコ休眠ホルモンの合成と作用機構

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03404008
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 山下 興亜 名古屋大学, 農学部, 教授 (50023411)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 行洋 名古屋大学, アイソトープ総合センター, 助手 (60222022) ; 柳沼 利信 名古屋大学, 農学部, 講師 (60135332) ; 小林 迪弘 名古屋大学, 農学部, 助教授 (60111837) ; 今井 邦雄 三重大学, 生物資源学部, 助教授 (80109313)
• Keywords: 休眠ホルモン / 食道下神経節 / 休眠ホルモン前駆体遺伝子 / トレハラーゼcDNA / 遺伝子発現 / 卵巣 / 休眠 / カイコ

Research Abstract

新規休眠ホルモン活性物質の単離、精製:カイコ蛾頭部10万個から休眠ホルモン活性物質を有機溶媒を用いて抽出し、HPLCによって分離精製を進めた。その結果ホルモン活性を有する単一のピークを分離することに成功した。本ペプチドは分離子量約10,000であり、N末端40個のアミノ酸配列を決定した。しかし全構造の決定には至らなかった。
休眠ホルモンの合成と分泌:休眠ホルモン前駆体遺伝子(DHP遺伝子)をクローン化し、その全塩基配列を決定した。本遺伝子は6個のエクソンで構成されており、5'末端の非翻訳部域には遺伝子発現調節に関わる構造が認められた。また、本遺伝子は終令幼虫期と蛹期の食道下神経節で発現されていること、さらに、胚発生期では高温処理によって本遺伝子の発現がもたらされていることが判明した。免疫組織化学的な実験によって、休眠ホルモンは食道下神経節の12個の細胞で合成され、側心体-アラタ体を通じて分泌されていることが示された。
休眠ホルモンの作用機構:卵巣トレハラーゼのcDNAをクローン化し、これをプローブに用いて、卵巣中のトレハラーゼmRNA定量法を確立した。休眠ホルモンを蛹個体及び卵巣培養系に投与し、トレハラーゼ遺伝子発現量を調査した。その結果本ホルモンはホルモン処理4時間後にトレハラーゼ遺伝子発現量を約7倍に増加させること、またこの増加はアクチノマイシンDによって阻害されることが示された。このことから休眠ホルモンは卵巣で作用し、トレハラーゼ遺伝子の発現を直接誘導していると結論した。

Research Products

• [Publications] Imai,K.et al.: "Isolation and structure of diapause hormone of the silkworm,Bombyx mori." Proc.Japan Acad.Ser.B67. 98-101 (1991)
• [Publications] Matsumoto,S.et al.: "Functional diversity of a pheromonotropic neuropeptide:induction of cuticular melanization and embryonic diapause in lepidopteran insects by pheudalettia pheromonotropin." J.Insect Physiol.38. 847-851 (1992)
• [Publications] Sato,Y.et al.: "A new diapause hormone molecule of the silkworm,Bombyx mori." Proc.Japan Acad.Ser.B68. 75-79 (1992)
• [Publications] Ikeda,M.et al.: "Induction of embryonic diapause and stimulation of ovary trehalase activity in the silkworm,Bombyx mori,by synthetic diapause hormone." J.Insect Physiol.39. 889-895 (1993)
• [Publications] Nachman,R.J.et al.: "Silkworm diapause induction activity of myotropic pyrokinin insect neuropeptides." Peptide. 14. 1043-1048 (1993)
• [Publications] Sato,Y.et al.: "Precursor polyprotein for multipele neuropeptides secreted from the suboesophageal ganglion of the silkworm Bombyx mori:Characterization of the cDNA encoding the diapause hormone precursor and identification ofadditional peptides." Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 90. 3251-3255 (1993)
• [Publications] Su,Z.-H.,Sato,Y.,and Yamashita,O.: "Purification,cDNA cloning and Northern blot analysis of trehalase of pupal midgut of the silkworm,Bombyx mori." Biochim.Biophys.Acta. 1173. 217-224 (1993)
• [Publications] Saito,H.et al.: "The core and complementary sequence responsible for biological activity of the diapause hormone of the silkworm,Bombyx mori." Peptide. (in press). (1994)
• [Publications] Shiomi,K.et al.: "Induction of non-diapause eggs by anti-diapause hormone rabbit serum injected into the diapause type of the silkworm,Bombyx mori." J.Insect Physiol. (in press). (1994)
• [Publications] Su,Z.-H.et al.: "Molecular characterization of ovary trehalase of the silkworm,Bombyx mori and its transcriptional activation by diapause hormone." Biochim.Biophys.Acta. (in press). (1994)
• [Publications] Yamashita O.and Yaginuma T.: "Insects at Low Temperature(編者:Lee R.E.and Delinger D.L.)Silkworm eggs at low temperature" Chapman and Hall(New York), 425-445 (1991)
• [Publications] Yamashita O.and Suzuki K.: "Morphogenic Hormone of Arthropods Vol.3(編者:Gupta A.P.)Roles of morphogenic hormone in embryonic diapause." Lutger Univ.Press(London), 81-128 (1991)
• [Publications] 山下興亜: "新ファーブル昆虫記(編者:日本化学会)昆虫の変態・休眠とホルモン" 大日本図書(東京), 15-44 (1991)
• [Publications] 山下興亜: "昆虫の季節適応と休眠(編者:竹田真木生・田中誠二)カイコの卵休眠と休眠ホルモン" 文一総合出版(東京), 338-347 (1993)