カイガラムシにおける卵黄タンパク質ビテロジェニンの新たな機能の解明

2023 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 23K05258
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 水口 智江可 名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (90509134)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2026-03-31
• Keywords: カイガラムシ / ビテロジェニン

Outline of Annual Research Achievements

昆虫のビテロジェニン（Vitellogenin, 以降Vgと省略）は卵黄タンパク質前駆体であり、脂肪体で合成され、翻訳後修飾を受けた後に卵巣へ取り込まれる。幅広い昆虫種でVg遺伝子が同定されており、卵黄タンパク質前駆体として機能すると予想されてきた。最近セジロウンカにおいて、Vgが雌特異的な卵黄タンパク質前駆体として働くのに加え、ウイルスの伝播や植物の免疫応答抑制に関わることが報告されたが、それ以外の昆虫でも同様の機能を有するかは調べられていない。本研究では、セジロウンカと同じカメムシ目に属するカイガラムシにおいて、Vgタンパク質の翻訳後修飾、体内での局在、および植物の免疫応答への影響を調べることにより、Vgタンパク質の機能解明を目的とする。本年度の研究成果は以下の通りである。
【VgのcDNA単離】 フジコナカイガラムシを対象としてVgのcDNA単離を以下の要領で実施した。まずトランスクリプトームのデータでBlast検索を行い、Vgの相同遺伝子の候補配列を得た。一方、縮重プライマーを用いたRT-PCRも実施して、Vgの相同遺伝子を探索した結果、トランスクリプトームデータベースから得たものと同一の配列が同定された。複数コピーのVg遺伝子を持つ可能性も想定し、この候補配列で間違いないか検証した。
【Vgの発現解析】 各発育ステージごとにフジコナカイガラムシを集め、定量RT-PCRによりVgの発現解析を実施した。その結果、雌成虫以外の時期にも発現が見られたことから、このVgが卵黄タンパク質前駆体以外の機能を有する可能性があると示唆された。

Current Status of Research Progress

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

Reason

当初の研究計画の通り、フジコナカイガラムシにおいてVgのcDNA単離を進めることができた。また定量RT-PCR法によってVgの発現解析を実施できた。よって、研究はおおむね順調であると考えている。

Strategy for Future Research Activity

これまでの研究成果および進捗状況を踏まえ、次年度は以下のような推進方策を考えている。
【Vgタンパク質の翻訳後修飾の様式解明と抗体作成】各発育ステージのカイガラムシを集めてタンパク質を抽出し、SDS-PAGEにより分離する。質量分析計 (MALDI-TOF) により各バンドのアミノ酸配列を解析し、部分配列をcDNA塩基配列から予想されるVgアミノ酸配列と比較して、翻訳後修飾で切断される部位を特定する。Vgタンパク質の各断片を特異的に認識するような抗体を作成する。
【Vgタンパク質の組織特異性の確認】カイガラムシを脂肪体、消化管、皮膚など組織ごとに解剖し、タンパク質を抽出する。③で作成した抗体を用いてSDS-PAGEおよびウェスタンブロッティングを行い、組織ごとのVgタンパク質断片の組成を解明する。組織ごとの解剖が難しい場合は、パラフィン切片を作成して免疫染色を行い、局在するする組織を調べる。

Causes of Carryover

研究対象のカイガラムシについて、当初は2種（フジコナカイガラムシ、オオワラジカイガラムシ）を予定していた。しかし2023年度には野外でオオワラジカイガラムシの発生数が極めて少なく、全く捕獲できなかったため、対象をフジコナカイガラムシに絞って実験を進めた。そのため次年度使用額が生じた。
使用計画：2024年度にオオワラジカイガラムシの捕獲を試み、当初予定していた実験を実施する。

Research Products

• [Presentation] Hormonal regulation of sexually dimorphic development of the Japanese mealybug Planococcus kraunhiae (2024)
  • Author(s): Isabelle Mifom Vea, Sayumi Tanaka, Miyuki Muramatsu, Tomohiro Tsuji, Toshiharu Ishikawa, Hitoshi Otani, Kenji Ichiyanagi, Takahiro Shiotsuki, Akiya Jouraku, Takumi Kayukawa, Chieka Minakuchi
  • Organizer: International Congress of Entomology 2024
  • Int'l Joint Research