カイコの胚休眠誘導における環境温度情報の保存・記憶の分子解析

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24380031
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: 塩見 邦博 信州大学, 学術研究院繊維学系, 准教授 (70324241)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 溝口 明 名古屋大学, 大学院理学研究科, 准教授 (60183109)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: カイコ (Bombyx mori) / 休眠 / 温度感受性 TRP チャネル / 休眠ホルモン / ゲノム編集

Outline of Annual Research Achievements

温度情報の受容から休眠ホルモン (DH) 放出に繋がる分子・神経ネットワーク機構の解析を行ない、概念的に仮定した環境情報の保存・記憶の分子実体を解明する。そのために、[A] 温度センサーチャネル (BmTRPA1) のシグナル経路の活性化に伴う神経可塑性および休眠ホルモン (DH) 放出制御機構の解析、 [B] 休眠誘導関連遺伝子の網羅的なスクリーニングの以上２点を行なった。
[A] では、胚期における BmTRPA1 の発現細胞を免疫染色により明らかにした。さまざまな昆虫種において TRPA オルソログは、神経系での発現が観察されているが、カイコの胚においては腹肢などの非神経系での発現が観察された。このことは、BmTRPA1 が表皮細胞などで温度受容を行ない、その情報が脳に伝えられ休眠誘導に関与する可能性を示した。さらに、蛹の中枢神経系における DH の放出制御機構の解析において、脳に存在するペプチドが DH の放出促進に関わる可能性を示した。このペプチドはさまざまな昆虫種において異なる機能を有している。カイコにおいては休眠誘導に関わることが示された。このことは、休眠誘導には神経ペプチドが重層的に関与する可能性を示している。現在、このペプチドのノックアウト系統をゲノム編集技術である TALEN を用いて、作製し、表現型の観察を行なっている。[B] においては、卵を25 ℃および15 ℃に保護した胚子や蛹の脳-食道下神経節において RNA-seq. 解析を行なった。また、BmTRPA1 の RNAi における個体でも RNA-seq. 解析を行なった。現在、対象間で発現量の異なる塩基配列を数 100 種類得ている。この中で、特に成長因子、核内受容体、ペプチドホルモンに注目し、これらの遺伝子のノックアウト系統を作製し、表現型の観察を行なっている。

Current Status of Research Progress

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

Reason

交付申請書に記載した研究の目的に沿い、[A] 温度センサーチャネル (BmTRPA1) のシグナル経路の活性化に伴う神経可塑性および休眠ホルモン (DH) 放出制御機構の解析、 [B] 休眠誘導関連遺伝子の網羅的なスクリーニングに関して、研究実施計画通りに進行している。但し、カイコの低温センサーの同定には至っていない。

Strategy for Future Research Activity

休眠誘導に関連すると考えられる遺伝子のノックアウト系統をゲノム編集技術である TALEN を用いて、作製し、表現型の観察を継続して行なう。カイコの低温センサーの候補遺伝子に関してもノックアウト系統の作出を行ない、休眠誘導への影響を調査する。

Research Products

• [Journal Article] Embryonic thermosensitive TRPA1 determines transgenerational diapause phenotype of the silkworm, Bombyx mori. (2014)
  • Author(s): Sato, A., Sokabe, T., Kashio, M., Yasukochi, Y., Tominaga, M., Shiomi, K.
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci U S A Volume: 111(13) Pages: E1249-E1255
  • DOI: 10.1073/pnas.1322134111.
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] カイコの休眠誘導と温度感受性 TRP チャネル (2015)
  • Author(s): 塩見 邦博
  • Organizer: 平成26年度学融合研究事業 戦略的共同研究Ⅰ「温度感受システムの進化生理学」
  • Place of Presentation: 総合研究大学院大学（神奈川県逗子市）
  • Year and Date: 2015-02-26
  • Invited
• [Presentation] カイコ蛹期の休眠ホルモン放出制御と GABA 受容体との関係 (2014)
  • Author(s): 土屋良磨・國井雅代・向田萌香・久保田穏香・中西弘充・安河内祐二・瀬筒秀樹・高須陽子・塩見邦博
  • Organizer: 日本蚕糸学会中部支部講演要旨集第 70 号
  • Place of Presentation: 岡谷商工会議所・岡谷蚕糸博物館（長野県岡谷市）
  • Year and Date: 2014-10-25 – 2014-10-26
• [Presentation] カイコの休眠誘導に関わる遺伝子の探索ー温度・光条件の異なる胚子の RNA-seq. 解析― (2014)
  • Author(s): 國井雅代・土屋良磨・向田萌香・新井満美子・鈴木穣・黒川顕・山本希・安河内祐二・瀬筒秀樹・高須陽子・一田昌利・塩見邦博
  • Organizer: 日本蚕糸学会中部支部講演要旨集第 70 号
  • Place of Presentation: 岡谷商工会議所・岡谷蚕糸博物館（長野県岡谷市）
  • Year and Date: 2014-10-25 – 2014-10-26
• [Presentation] カイコの休眠誘導に関わる蛹期の脳―食道下神経節内の遺伝子の RNA-seq. 解析による探索 (2014)
  • Author(s): 向田 萌香・土屋 良磨・國井 雅代・鈴木 穣・山本 希・黒川 顕・塩見 邦博
  • Organizer: 日本蚕糸学会中部支部講演要旨集第 70 号
  • Place of Presentation: 岡谷商工会議所・岡谷蚕糸博物館（長野県岡谷市）
  • Year and Date: 2014-10-25 – 2014-10-26
• [Presentation] カイコの次世代卵の休眠性を決定する温度感受性 TRP チャネル (2014)
  • Author(s): 塩見 邦博・佐藤 梓・曽我部 隆彰・加塩 麻起子・安河内 祐二・鈴木 穣・山本 希・黒川 顕・富永 真琴
  • Organizer: 日本遺伝学会第８６回大会
  • Place of Presentation: 長浜バイオ大学（滋賀県長浜市）
  • Year and Date: 2014-09-19
  • Invited