2021 Fiscal Year Annual Research Report
時計因子の仲介によるカイコの休眠性決定における環境温シグナル経路の分子解析
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21H02204
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
塩見 邦博 信州大学, 学術研究院繊維学系, 教授 (70324241)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
横山 岳 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (20210635)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 休眠 / 温度センサー / 時計遺伝子 / カイコ / クワコ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2化性のカイコの次世代卵の休眠性は母蛾が胚期に受容した温度条件で決定し，これは温度依存的休眠誘導といわれる。環境温は温度センサー (BmoTRPA1) によって受容され，その情報は蛹期に脳内神経ネットワークに可塑的変化を生み，これが最終的に休眠ホルモン (DH) の放出制御に繋がり休眠性が決定される。最近になって環境温情報は時計因子の仲介により脳可塑性を誘起することを明らかにした。また，BmoTRPA1のノックアウト (KO) 系統では，胚期の温度条件は休眠性の決定に関与せず，幼虫期の光周期に依存して休眠性が決定されることを発見した。これらの結果を踏まえ，本研究では休眠誘導における環境温の情報受容とそのシグナル経路を解明するとともに，環境温情報が優先的に利用される仕組みを時計因子に焦点を当て分子レベルで解明することを目的とした。特に BmoTRPA1 の下流で機能する遺伝子の同定・機能解析，温度依存的休眠誘導における時計因子群の機能解析，蛹の脳内神経ネットワークに重点を当てて研究を進めた。その結果，時計遺伝子のうち，period (per), timeless (tim), Clock (Clk), cycle (cyc), cryptochrome2 (cry2) の KO 系統では温度依存的休眠誘導が失われ，per, tim, Clk, cyc の KO 系統では血液中の DH 濃度が減少していた。さらに，per, tim, cry2 の遺伝子発現は胚期の温度感受性時期において概日リズムを示すことが分かった。これらのことから，カイコの温度依存的休眠誘導は時計遺伝子群の時計機能により調節されていることが示唆された。一方，ある種の時計関連遺伝子の発現が胚期の温度感受性時期に特徴的な発現動態を示すことを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究計画調書の研究計画・方法の通りにおおむね進んだ。特に時計因子および時計関連因子の機能解析において，今後の研究の進展を見込める結果を得た。しかしながら，蛹の脳内神経ネットワーク解析が遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は次の4つのサブテーマ [A] ~ [D] を行う。
[A] BmoTRPA1 の活性化シグナル経路の分子解析：昨年度に引き続き野生型 (wt)，BmoTRPA1 KO 系統およびクワコにおける RNA-seq. 解析を行い，発現量に差のある遺伝子をスクリーニングする。興味深い発現動態を示す遺伝子(ターゲット遺伝子)は CRISPR／Cas9 により KO 系統を作出し，表現型および血液中の DH 濃度に与える影響を調査する。横山博士により，カイコおよびクワコの飼育と継代が行われる。
[B] 時計因子の機能解析：時計関連遺伝子の KO 系統の休眠性および血液中の DH 濃度に与える影響を調査する。また，アイソフォームの解析を進める。
[C] 時計因子が誘発する脳の可塑的変化の分子解析：遺伝子組換えカイコを利用し，コラゾニンと休眠ホルモン産生細胞間の神経ネットワークを解析し，休眠誘導との関連を調査する。木矢博士により，神経ネットワーク解析用の遺伝子組換えカイコの作出が行われる。
[D] 化性決定遺伝子の同定:化性の異なる系統を利用してポジショナルクローニングを行い，化性の決定に関わる遺伝子の同定を行う。伊藤博士により，ポジショナルクローニングの解析が行われる。
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