2015 Fiscal Year Annual Research Report
ホソヘリカメムシ共生器官で特異的に発現する遺伝子群の網羅的機能解析
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14J03996
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
大林 翼 北海道大学, 農学院, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| Keywords | ホソヘリカメムシ / Burkholderia / システインリッチペプチド / 抗菌ペプチド / トランスクリプトーム / RNAi / 昆虫内部共生 / 抗菌活性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ホソヘリカメムシは中腸後端に存在する盲嚢と呼ばれる共生器官にBurkholderia共生細菌を保持し、共生器官で多数の機能未知なシステインリッチペプチド(CRs)が発現していることが知られている。本研究課題ではCRsがBurkholderia共生細菌に及ぼす影響を明らかにし、共生における機能を解明することを目的としている。
研究2年目にあたる本年度は、(1)in vitroにおけるCRsの抗菌活性評価、(2)CRsに対するRNAi実験を行った。(1)については発現量の高い３つのCRs(CR0008, CR0179, CR0480)について、化学合成したCRsを共生細菌に添加し、in vitroにおける抗菌活性を調べた。その結果、すべてのCRsが共生細菌に対して高い抗菌活性を持つことが明らかになった。特に、培養した共生細菌よりも共生器官から単離した共生細菌に対して高い抗菌作用を示し、この結果はCRsが共生細菌に対してカメムシ腸内で発達した機能があるのではないかということを示唆している。(2)については発現量の高い４つのCRs(CR0008, CR0037, CR0043, CR0480)を同時にターゲットにしたカクテルRNAiを行ったところ、ターゲットにしたすべてのCRsの発現がRNAiによって抑制されていたものの、共生細菌の個体数、細胞サイズ、そして、DNA量に変化が見られなかった。その要因としてはシステインリッチペプチドの冗長性が1つの原因であると考えられた。網羅的なCRsの発現制御を試みるために、CRsの制御因子としての可能性があった免疫関連遺伝子および転写因子に対するRNAiを行った。その結果、宿主免疫系はCRsの発現に直接関与していないこと、および転写因子はCRsの発現および共生細菌の個体数に影響を及ぼすことが明らかになった。ただし転写因子はさまざまな遺伝子の発現を制御していることから、他の遺伝子発現の影響についてさらなる調査が必要である。本研究によって得られた成果について国内外の学会において発表を行い、また論文として発表した。
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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
今年度行ったRNAi の実験はCRsの多様性が原因で機能解析に苦戦しているものの、in vitroにおけるCRsの抗菌活性を確かめるなど大きな進展がみられた。また、CRsの発現調節に免疫系遺伝子や転写因子が関わる可能性をさまざまな実験により検討していることから、本研究課題は全体としてはおおむね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の予定はin vivoにおけるCRsの機能解析である。CRsのRNAi実験は標的CRsに関して発現量の高いものを再検討するとともに、共生細菌のLPS構造変化や遺伝子発現変化といった今まで確認していない生化学的調査を行う。
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[Journal Article] Insect’s intestinal organ for symbiont sorting2015
Author(s)
Tsubasa Ohbayashi, Kazutaka Takeshita, Wataru Kitagawa, Naruo Nikoh, Ryuichi Koga, Xian-Ying Meng, Kanako Tago, Tomoyuki Hori, Masahito Hayatsu, Kozo Asano, Yoichi Kamagata, Bok Luel Lee, Takema Fukatsu, and Yoshitomo Kikuchi
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Journal Title
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America
Volume: 112
Pages: E5179-E5188.
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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