長寿命・多産を可能にするヤマトシロアリの生体分子機能の解析

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K06074
• Research Institution: Yamaguchi University
• Principal Investigator: 井内 良仁 山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (60272069)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 長寿命 / シロアリ / 抗酸化システム / 抗酸化酵素 / 代謝調節 / 生存戦略 / 活性酸素 / 低酸素

Outline of Annual Research Achievements

一般にヒトのような長寿命の生物は少産で, 昆虫のような短寿命の生物は多産という「寿命と生殖のトレードオフ」の関係が知られている。その中にあってシロアリの生殖虫は長寿命でかつ多産という「寿命と生殖のトレードオフ」を打ち破った希有な生物であることは古くから知られてはいたが, それを可能としたシロアリの生存・生殖戦略については全く未解明であった。私たちは最初に「シロアリ(生殖虫)は, その長寿命と高繁殖力を実現するために優れた抗酸化システムを有している」と仮説を建て, その全容を明らかにし, ヒトへの応用可能な知見を得ることを最終目的としている。
現在までに, 1) シロアリ生殖虫は低酸素濃度に非常に耐性でかつ低酸素状態を感知して生殖能力を増大させられるなど低酸素状態に適応した代謝能力を有し,
その際カタラーゼやペルオキシレドキシンなどの抗酸化酵素の発現を上昇させること, 2) シロアリカーストの中で最長寿とされている王について, DNA修復に関
わる遺伝子群その中でも特にヒト乳がん関連遺伝子のBRCA1遺伝子が高発現していること, 3) シロアリ体内でコエンザイムQ10が抗酸化システムの一つとして重
要な役割を担い, 寿命延長に積極的に関わっていること, 4)強力な抗酸化物質として体内に尿酸を大量に有し, 抗酸化物質として長寿命に積極的に利用し, 酸化ストレス状況下では糖代謝関連遺伝子, ペントース・リン酸経路関連遺伝子, 尿酸合成関連遺伝子を全て活性化させて尿酸合成能力を上昇させて対処していることなどを明らかにした。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

コロナ禍において十分に実験が行えないこと, 生体サンプル（シロアリ生殖虫）の採取が十分にできなかったこと, 実験技術に熟練した大学院生が少なく研究効率が上がらなかったことなどが考えられる。

Strategy for Future Research Activity

女王の卵巣で顕著に高いカタラーゼ発現がヤマトシロアリの高い繁殖能力に関与するのかどうか, siRNA を導入して産卵数が減少するか検証する。またカタ
ラーゼcDNAをショウジョウバエ卵巣で高発現させ, 産卵数の増加が見られるのか調べる。
シロアリ体内における尿酸の増減が腸内微生物による分解抑制ではなく, シロアリ体内における合成能亢進によるものであることを突き止めたが, さらに経口摂取でシロアリの寿命を延ばすことがわかった尿酸の抗酸化物質としての機能・寿命延長効果が他種の昆虫でも共通なのかどうか, 尿酸をショウジョウバエに経口摂取させて酸化ストレスに対する抵抗性, 寿命にポジティブに働くか調べる。

Causes of Carryover

サンプル採取が十分に行えなかったことで多少の実験の遅延と, コロナ禍による学術集会の中止・オンライン開催による旅費の不使用のため, 次年度使用分に繰り越された。実験計画の遅延を取り戻すべく当初予定していた研究に着手し必要試薬や測定キット類などの購入に充てる。