Elucidation of the role of endocycle in ecdysteroidogenesis in Drosophila

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K16180
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 44040:Morphology and anatomical structure-related
• Research Institution: University of Shizuoka
• Principal Investigator: Ohhara Yuya 静岡県立大学, 食品栄養科学部, 助教 (80771956)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 核内倍加 / エクジソン / 前胸腺 / Neverland / PIAS / HP1

Outline of Final Research Achievements

We aimed to clarify the endocycle-dependent regulatory mechanisms of ecdysteroid biosynthesis in Drosophila endocrine organ, prothoracic gland. We focused on a chromatin regulator, PIAS (protein inhibitor of activated STAT) and heterochromatic protein 1 (HP1) as possible endocycle-associated factors regulating ecdysteroid biosynthesis and carried out genetic analyses to elucidate their functions. We found that PIAS and HP1 selectively promote the expression of neverland gene, which encodes an ecdysteroidogenic enzyme catalyzing the initial step of ecdysone biosynthesis, in the prothoracic gland. Given that inhibition of PIAS and HP1 did not cause a halt of endocycling in the prothoracic gland, we propose that PIAS and HP1 act as the downstream factors of endocycle to upregulate Neverland expression and subsequent ecdysone biosynthesis.

Free Research Field

昆虫内分泌

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

核内倍加は生物界に広く認められる細胞周期の一種であり、ヒトでは肝臓等の健常組織のみならず癌組織においても観察されるが、その下流で働く分子や生理的意義は明らかとなっていない。本研究は、核内倍加による機能分化制御機構の一端を明らかにするための基盤となるものであり、本研究成果を足掛かりとして、様々なショウジョウバエ組織や他の生物種における核内倍加の下流経路やその役割を明らかにできると考えられる。また、本研究で得られた成果は、これまで殆ど明らかとなっていなかったクロマチン制御因子によるエクジソン産生制御機構の一端を示すものであり、昆虫内分泌学的にも重要な知見であると考えられる。