2021 Fiscal Year Research-status Report
Elucidation of molecular mechanism in C. elegans larval diapause by short neuropeptides
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21K05393
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| Research Institution | Tottori University |
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Principal Investigator |
河野 強 鳥取大学, 農学部, 教授 (50270567)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 神経ペプチド / 生育・休眠制御 / ホルモン / 環境応答 / 線虫 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、自活性土壌線虫Caenorhabditis elegansをモデル生物として用い、短鎖神経ペプチドFLP(FMRFamide-like peptide)とその受容体が線虫の幼虫生育/休眠を制御する分子機構を解明して局部つき姿勢線虫の防除法開発に資することを目的とする。
本年度は、まず、flp遺伝子破壊線虫を用いたスクリーニングを行い、幼虫生育/休眠に変動を示すflp遺伝子を抽出した。このうち、植物寄生性線虫ネコブセンチュウにも共通する４遺伝子（flp-1, -2, -3, -６）を研究対象とした。これらの遺伝子を過剰発現させたところ、flp-1過剰発現は著しい休眠率上昇を示し、flp-2, -3, -6過剰発現は著しい休眠率低下を示した。そこで、これらの生育/休眠制御機構を主に分子遺伝学的手法を用いて解析した。
①FLP-1は環境因子である休眠誘導フェロモンに応答し、インスリン様シグナルのリガンドDAF-28の産生・分泌を介して休眠を促進することを明らかにした（学会発表済み）。②FLP-2は環境因子である休眠誘導フェロモンならびに餌に応答し、インスリン様シグナルのリガンドINS-35の産生・分泌を介して休眠を抑制することを明らかにした（学術論文受理済み）。③FLP-3は環境因子である休眠誘導フェロモンに応答し、インスリン様シグナルのリガンドINS-35の産生・分泌を介して休眠を抑制することを明らかにした（学術論文発表）。④FLP-6は環境因子（休眠誘導フェロモンならびに餌）に応答せず常時産生され、インスリン様シグナルのリガンドDAF-28ならびにINS-35の産生・分泌を介して休眠を抑制することを明らかにした（学術論文発表）。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究課題の令和3年度研究計画では、線虫C. elegansの幼虫生育・休眠制御に関わる短鎖神経ペプチドFLP(FMRFamide-like peptide)遺伝子のうち、複数の植物寄生性線虫に共通するflp遺伝子を過剰発現させ、幼虫生育・休眠制御機構の解明の基盤となる安定発現株を構築することを予定していた。加えて、FLPの産生量・分泌量を示すレポーター遺伝子を導入し、環境因子（生育密度のchemical mediatorである休眠誘導フェロモンならびに餌）への応答性を検証することを予定していた。計画通りにネコブセンチュウにも共通するflp-1, -2, -3, -6遺伝子の解析を進めることができた。
さらに、本年度は上記FLPの作用機序に踏み込み、令和４年度の研究計画である生育ホルモン（TGF-betaならびにインスリン様分子）の産生・分泌制御の一端を解明した。結果、３件の学会発表ならびに３編の学術論文発表を達成することができた。
当初計画を遂行し、令和４年度の研究計画の遂行にまで踏み込むことができたことに鑑み、「当初の計画以上に進展している」と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和３年度の研究成果を踏まえ、エピスタシス解析により各FLPの作用機構（TGF-beta様シグナル、インスリン様シグナル）を遺伝学的に解析してリガンド分子であるFLP側の解析を完了する。加えて、FLP受容体と目されるNPR(neuropeptide receptor)ならびにFRPR(FMRF-related peptide receptor)を対象としたスクリーニング（休眠率変動ならびにTGF-betaならびにインスリン様分子の分泌変動を指標）を行い、幼虫生育・休眠制御に関わる受容体を抽出する。さらにリガンドFLPと受容体との対応付けを行い、詳細な作用機構を解析する。
以上の研究により、これまでブラックボックスであった「環境因子に応答した線虫の生育・休眠制御機構」の全容解明に迫る。本研究で得られる成果が新たな寄生性線虫防除法（抗線虫剤）の開発に繋がることを期待したい。
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