2017 Fiscal Year Research-status Report
Molecular mechanisms of biological timers that determine developmental timing and environmental effects in Drosophila
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17K07412
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
上田 均 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (60201349)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | タイミング / 変態 / エクダイソン / ショウジョウバエ / 栄養 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
条件検討を行って決定した条件である産卵後88時間に幼虫を栄養素が無い貧栄養培地に移したところ、前蛹期間が延長し、栄養情報が前蛹期間を決めるタイマーに影響することが明らかになった。次にグルコースあるいはイーストを除いた状態で同様に飼育したが、前蛹期間の延長はみられず、貧栄養での前蛹期間の延長は、アミノ酸あるいは糖分以外の栄養素あるいは栄養全体の影響の可能性が高まった。
前蛹期におけるインシュリンあるいはTORパスウェイを増強あるいは減衰させたが、前蛹期間に影響はほとんどなく、これらの前蛹期におけるシグナルを介して栄養情報が伝えることで前蛹期間に影響を及ぼのではないと考えられた。栄養シグナルが前蛹期間を決めるタイマーへの入力場所を調べるため関連因子の前蛹期における発現時期を調べたところ、少なくともBlimp-1の発現時期の段階でシグナルが入力されていることを示す結果が得られ、前蛹期の早い段階でシグナルが入ると考えられた。
Broadについて蛹期間への影響を調べたが、その変異株で羽化タイミングに影響は見られず、蛹におけるエクダイソンパルスは囲蛹殻形成期のものと異なる機構で制御されていると考えられた。一方PTTHの発現時期の解析の結果、PTTH発現時期はエクダイソンパルス期間に影響を及ぼすことを示唆された。
蛹期のBlimp-1の強制発現でFTZ-F1の発現が遅れること、ノックダウンで発現促進がおこることから、Blimp-1によって発現タイミングが制御されると考えられた。一方E75変異株で羽化タイミングが遅延しないことから、FTZ-F1の発現を抑制しているとは考えにくいことがわかった。
クチクラを中性条件で分解する酵素を発見し、剥がすことが困難な蛹クチクラがある個体でもマイルドな条件でクチクラを分解し、LacZを用いたレポーターアッセイの際に組織染色ができるようなる可能性が生じた。
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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
現在までのところ、一部エクダイソンパルス期間に影響を及ぼす遺伝子の発現パターンの解析を行えていないものの、計画はほぼ予定通り進んでいる。一部エクダイソンパルス期間に影響を及ぼす遺伝子の発現パターンの解析を行っていないあのは、PTTHが重要であることを示す結果が得られ、その後はPTTHの役割をさらに解析する予定としたためである。
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| Strategy for Future Research Activity |
栄養シグナルが蛹化タイミングに与える機構は幼虫時期に働いている可能性が生じたので、インシュリンあるいはTORパスウェイを３齢幼虫中後期に増強あるいは衰退させ、これらのパスウェイが栄養情報を前蛹期間決定に伝えることへの関与の可能性を調べる。また、エクダイソン合成へ影響を調べるため、合成にかかわる遺伝子の発現を観察する。
既に作成しているBlimp-1の様々な領域を欠失するBlimp-1を熱ショックで誘導できる系統を用いて蛹化直前に発現させ、蛹化のタイミング決定に必要なドメインを明らかにすることにより、蛹化直前のBlimp-1がタイマー機構にどのような機構で作用するか推定する。
各時期のEパルス期間と蛹期間を決める分子機構解析に関してはPTTHおよびその受容体の分子印伝学的手法による発現制御をおこない、その影響を調べることにより、その重要性を検証する。重要性が確認されれば、その発現制御機構を明らかにするため、プロモーター領域をレポーターに結合させた融合遺伝子を持つトランスジェニックフライを作成して、その発現制御機構の解析の第一歩とする。
ftz-f1遺伝子発現制御機構の解析においてもLacZ遺伝子を結合させた融合遺伝子を持つtransgenic fly系統でのレポーター遺伝子の発現パターンを解析することにより、蛹期におけるftz-f1遺伝子の転写開始、継続、終結などの転写制御にかかわる領域の同定を試みる。
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| Causes of Carryover |
計画時に購入を計画したインキュベーターは、本配分が決定直前に大学から配分される別の予算で購入することができたため、その機器で本計画が補えること、また接地スペースもなくなり、その購入予定金額の一部をたまたま壊れてしまった乾熱滅菌器の購入費用とし、その残りを今年度使用することにした。使用用途は、前年度までの研究で、貧栄養条件下で幼虫を飼育した際にエクダイソンレベルが低下する可能性が生じており、そのことを新たに検証するための遺伝子発現解析に関する消耗品等を購入するためとする。
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[Journal Article] Protease resistance of porcine acidic mammalian chitinase under gastrointestinal conditions implies that chitin-containing organisms can be sustainable dietary resources2017
Author(s)
E. Tabata, A. Kashimura, S. Wakita, M. Ohno, M. Sakaguchi, M. Y. Sugahara, Y. Imamura, S. Seki, H. Ueda, V. Matoska, O. Bauer and F. Oyama
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 7
Pages: 12963
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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