2019 Fiscal Year Research-status Report

卵細胞の成長時期に応じた輸送は栄養管によってどのように制御されるか

Research Project

Project/Area Number	19K06072
Research Institution	Kyoto Institute of Technology
Principal Investigator	高木圭子京都工芸繊維大学, 応用生物学系, 助教 (30401938)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords	端栄養型卵巣 / コクヌストモドキ / 栄養管
Outline of Annual Research Achievements	昆虫の卵巣は構造の違いから大きく3つに分類される。コウチュウ目などは端栄養型卵巣呼ばれる卵巣を持つ。このタイプの卵巣では、生殖細胞の分裂が完了した後、一部の細胞は卵細胞に分化し、残りの細胞が全て保育細胞となる。保育細胞の分離は不完全で、すべての細胞がつながっており細胞質を共有するシンシチウムを形成する。卵細胞と保育細胞を唯一つなぐのは、栄養管と呼ばれる管上の構造である。保育細胞のシンシチウムは、常に複数の異なる成長段階の卵細胞と連絡している。卵細胞を成長時期特異的に制御するためには、卵細胞の状態を保育細胞が認識し、それに応じた物質を供給しなければならず、両者の間に情報のやり取りをする何らかの機構が存在することが予想される。しかしシンシチウムである保育細胞が、栄養管を介して、どのように異なる成長時期の卵細胞に、選択的に物質を供給しているのか、そもそも選択的な物質の供給が行われているのかを含めて、全くわかっていない。長い時には数百μmにも及ぶ栄養管での物質の輸送機構を解明することで、この問いに答えるべく、本研究を計画した。我々はまず、輸送機構に関わる分子を特定するために、RNAiによって物質輸送に関わると予想される、分子の遺伝子を抑制し、卵巣への影響を解析した。その結果、キネシンとダイニンのRNAiが卵巣の異常を誘導した。また、卵巣内で保育細胞が局在しているTrophariumと、卵細胞が並んでいるVitellariumの間で発現の差のある遺伝子を、RNA sequenceによる解析中である。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 初年度は、物質予想に関わると予想される分子の遺伝子のRNAiによる機能解析を行うため、キネシン、ダイニンの部分配列からdsRNAを合成し、コクヌストモドキに注射し、卵巣に現れる表現型を解析した。キネシンI遺伝子のRNAiは、予想外の表現型を誘導した。これは、卵細胞を包む体細胞の濾胞細胞が、正常な一層の構造を保てず二層になる表現型で、おそらく栄養管には依存しないと考えられる。この表現型は、常に卵黄合成期初期の濾胞細胞で見られ、また二層以上には決してならない、などの特徴をもつ。卵黄合成期初期は、卵細胞成長において正常に成長できるかのチェックポイントとして機能する特別な時期であることが、これまでのいくつかの研究によって示唆されていることから、この表現型にも何らかの重要性があると予想し、キネシンIのRNAiの解析を行った。二層の濾胞細胞の形成に余剰の細胞分裂が無いことが確認されたことから、表現型の詳細と合わせて、学術誌Journal of Insect Biotechnology and Sericologyにて、その結果を発表した。ダイニン遺伝子のRNAiによって得られた表現型は、現在さらなる解析を行っている。また、保育細胞と卵細胞に局在する分子を網羅的に得るため、保育細胞の局在するTropharium部分と卵細胞を含むVitellarium部分に卵巣を分割し、RNA sequenceで解析した。その結果rebosomal protein遺伝子がTrophariumに特に多く発現していることが分かった。反対に、Vitellariumでは、小胞体関連遺伝子を筆頭に、細胞内シグナル伝達関連、phagosome等の発現がTrophariumに比べて高かった。
Strategy for Future Research Activity	本研究課題はおおむね研究計画に沿って進行していることから、引き続き研究計画に基づいて遂行する。初年度においては、いくつかの栄養管での物質輸送に関わると予想される候補遺伝子をRNAiによって解析したところ、予想外ではあるが重要そうなフェノタイプが得られた。そこで計画には含まれてはいなかったが解析を行い、学術論文として発表した。そのため、初年度に予定していたいくつかの遺伝子のRNAiによる解析は、次年度である本年度行っているところである。またRNA sequenceの結果から、TrophariumとVitellariumそれぞれに特異的に存在するmRNAが得られた。その中から重要そうないくつかの遺伝子を選抜し、今後RNAiによる解析を行う。ただし、候補遺伝子が数百に上るため、研究に携わる現在の人数では対応するのは難しい。そこで、今後は実験に関わる人数を拡充することを検討している。その他、特に計画を大きく変更する予定はない。
Causes of Carryover	予定していた学会への出席を取りやめたため、旅費として計上していた分を使用しなかった。次年度では、当初の計画通り、主にdsRNA合成、realtime-PCRの試薬など、消耗品に使用する。RNA sequenceの結果を解析したところ、多くの興味深い遺伝子の特異的な発現が見られたことから、RNAiにより解析する遺伝子の数が多数になると予想している。そこで、より多くの種類のプライマー、抗体などの購入を予定している。また多くの昆虫の処理、飼育などに必要な人件費としても使用する予定である。