クサカゲロウ緑色色素の同定ならびに生合成経路の解明

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K05402
• Research Institution: Ehime University
• Principal Investigator: 西脇 寿 愛媛大学, 農学研究科, 教授 (30508784)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: ニッポンクサカゲロウ / 色素

Outline of Annual Research Achievements

チョウ目昆虫の幼虫やカマキリなど体色が緑色の昆虫は自然界に数多く生息しており、その体色色素に関して研究されている例がある。本研究で対象とするクサカゲロウは、幼虫と成虫で形態ならびに体色が異なっている完全変態型昆虫で、その緑色色素成分の構成やその色素の生合成経路に関する報告例はない。本研究では、クサカゲロウ虫体から緑色色素成分を精製してその構造を解析するとともに、その生合成経路に関する知見を得ることを目的としている。
これまでに、クサカゲロウ成虫から緑色色素成分を抽出し、各種分離条件を検討した結果、緑色成分として低分子有機化合物だけでなく、タンパク質性成分も含まれており、複数の成分が色調の発現に関与していることを突き止めた。また、抽出画分から精製した低分子緑色色素化合物のMSならびにMSMSをQ-TOFMSで質量分析したところ、緑色色素として報告例のある化合物が含まれている可能性がある一方で、他の関連成分も検出することができた。今後さらなる精製を試みる必要がある。
既知の緑色化合物が関与する可能性があるという結果を受け、再精製と並行して、その化合物の生合成に関与すると考えられる酵素をコードする遺伝子をクサカゲロウから複数取得し、それら酵素の一次配列を得ることができた。また、茶色の体色を示す越冬型クサケゲロウにこれら遺伝子の発現が検出されるのか検討した。現在、この遺伝子をRNAiにより発現抑制することで、成虫体色にどのような影響をおよぼすのか解析をすすめている。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

研究計画通り、複数得られた緑色色素成分の構造を解析し、既知の色素ならびに新規構造が含まれていることを明らかにすることができた。さらに、生合成経路に関する知見をえることもできており、おおむね順調に進展していると判断することができる。

Strategy for Future Research Activity

緑色色素の再精製を試みるとともに、その色素が卵にも含まれているのか検討する。また、RNAiによる遺伝子発現抑制の結果がどうなるのか検討を進める。タンパク質性の色素に関して、分離条件をある程度絞り込むことができたので、MSMS解析などを駆使して、内部アミノ酸配列を明らかにすることを試みる。

Causes of Carryover

当初一年目に蛹期の昆虫のRNAseq解析を実施することを計画していたが、緑色色素の精製ならびに分析に注力した結果、複数の成分に関して知見を新規に得ることができたので、その結果を踏まえつつ、蛹期にそれらの色素が含まれているのかを先に検討することが妥当であると判断した。
今後、蛹期や卵にそれら色素が含まれているのか検討した後にRNAseq解析を試みることを計画している。