2015 Fiscal Year Research-status Report
昆虫におけるオーキシン生合成酵素の分子進化とゴール形成能獲得の因果性の解明
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15K07405
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| Research Institution | Ibaraki University |
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Principal Investigator |
鈴木 義人 茨城大学, 農学部, 教授 (90222067)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | オーキシン / ゴール / 昆虫 / 生合成 / 阻害剤 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，昆虫における植物ホルモンであるオーキシン（活性本体：インドール酢酸，IAA）の生合成に関する理解を深め，ゴール形成昆虫が，ゴール形成にいかにIAA生合成能を活用したかを明らかにすることを目的としている。そのため，ゴール非形成昆虫であるカイコの絹糸腺におけるIAA生合成系の解明を基本とし，その知見をゴール形成昆虫であるハバチ等に活かすという研究アプローチを採っている。化合物ライブラリー探索したIAA生合成阻害剤IBI1を用いて，カイコやハバチの個体レベルでIAA内生量の低下を引き起こせるか，また，ハバチの生合成を阻害したときに，ゴール形成へ影響があるかについて調査した。その結果，カイコ体内への直接注入を含め，いずれの方法によっても内生量の有意な低下は認められなかった。また，ゴール内部への注入を通して，ハバチが摂食時にIBI1を取り込むことを期待し処理したが，ゴールのサイズ，内壁の厚みなど，いずれも有意な効果が得られ出来なかった。そこで，原因の究明を行ったところ，カイコの体液に検出されるIAA生合成はIBI1の阻害効果が弱いことが判明した。また，IBI1は酵素液と1晩反応後に殆ど検出されなくなること，さらにメタノール等に溶解しておくだけで，分解が進むことが判った。分解物は単一化合物ではなかったが，その中で比較的安定な分解物の構造を特定した。また，阻害剤非存在下では，1晩反応後にも酵素活性が残っている一方で，IBI1存在下では，IBI1は残存していないにもかかわらず，酵素活性は無くなっており，IBI1の分解物に阻害活性がある可能性や，IBI1の不安定性の故に酵素と不可逆的に反応して失活させている可能性等が考えられた。
その他，生合成酵素の同定のための前段階として，トリプトファン（Trp）からの代謝経路をより詳しく調べた結果，Trpからインドールピルビン酸(IPA）を経てインドール乳酸（ILA）に至る変換経路を見いだした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
阻害剤の利用によって，ゴール形成昆虫におけるIAA生合成の重要性を証明することが，本研究の1つの目的になっていたが，阻害剤の有効な活用法が見いだせなかった。一方で，阻害剤の安定性の低さが明らかとなったことで，軌道修正の可能性を見いだしている。
また，IAA生合成酵素については，特にゴール形成昆虫における高いIAA生合成能に寄与していると思われるTrp→IAOxの変換を触媒する酵素活性の検出系が未だ確立できていない。すなわちTrpを投与した時に検出できるIAOx量がごく微量であり，IAOxの蓄積量を増やす条件を検討している。IBI1はIAOx→IAAの変換を阻害するが，IBI1によってIAOxが蓄積しないことから，TrpやIAOxから別の変換経路を想定して解析した結果，Trp→IPA→ILAが判明したが，酵素の同定のための条件が整った状況とは言えず，更に検討が必要である。
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| Strategy for Future Research Activity |
１．1つ同定済みのIBI1の分解物の活性を調べると共に，酵素がIBI1の存在下で不可逆的に失活している可能性について検討を加える。結果に応じて，IBI1が酵素と結合している可能性を考え，それを元にした酵素の同定法を検討する。同様に，他のIBI1分解物についても構造を明らかにし，同様の検討を加える。
２．１の情報に基づき，酵素液存在下でIBI1を処理しているときのIBI1の分解等の動態を明らかにする。
３．酵素液中におけるIAOxの代謝経路を詳細に解析し，IAAに至らない代謝過程を見出す。また，その代謝過程の阻害を視野に入れ，Trp→IAOxの酵素活性検出法の確立を目指す。
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Research Products
(3 results)
