2016 Fiscal Year Annual Research Report
カイコガとその近縁種をモデルとした性フェロモン選好性の進化の遺伝子基盤の解明
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26712027
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
櫻井 健志 東京大学, 先端科学技術研究センター, 講師 (20506761)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 昆虫 / 性フェロモン / 生殖隔離 / カイコガ科 / フェロモン選好性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、性フェロモン交信系のモデル生物として研究が進んでいるカイコガとその近縁種を用いて、フェロモン選好性を決定する原因遺伝子を同定する。そして、原因遺伝子の種間での類縁関係の比較解析を行うことで、フェロモン認識機構の進化の遺伝子基盤を解明することを目的とする。
前年度に引き続き、アフリカツメガエル卵母細胞発現系を利用して、カイコガ近縁種のフェロモン受容体の機能同定を主に行った。テンオビシロカサン、イチジクカサンのフェロモン受容体候補遺伝子についてリガンドの同定を行った結果、前年度までに同定したボンビコール、ボンビカールの受容体に加えて、新たにボンビキルアセテートに反応を示す受容体を複数見出した。リガンド選択性の詳細な試験から、これらの受容体はボンビカールにも強く応答することが示された。これらの結果から、カイコガ科のフェロモン成分と受容体は必ずしも1対1に対応するわけではなく、単一の成分が複数の受容体の活動の組み合わせにより認識されたり、複数成分が単一の受容体により検出される可能性が示唆された。またこれらの種に加えて、ウスバクワコの触角RNAseqデータを基にフェロモン受容体候補遺伝子の探索を行い、本種においてもカイコガのフェロモン受容体遺伝子と保存性の高い相同遺伝子配列が存在することを見出した。
また近年、フェロモン受容体に加えて、フェロモン結合タンパク質（PBP）がフェロモン成分間の識別に関与する可能性が提唱されてきている。そのため、計画を一部変更し、PBPノックアウトカイコガの作出と解析を実施した結果、PBPノックアウトオスの触角ではボンビコール、ボンビカールへの生理応答が同程度に低下していた。これらの結果から、カイコガではPBPが高感度なフェロモン受容には重要であるが、フェロモン成分の識別には関与しないことが示唆された。
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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
当初の計画では、(1)単一感覚子記録によるフェロモン受容細胞の応答特性の解析および、(2)フェロモン受容体様遺伝子の網羅的機能同定、(3)フェロモン受容細胞‐触角葉投射パターンを進めながら(4)フェロモン選好性の変異をもたらすステップの特定に着手する予定にしていた。しかしながら、単一感覚子記録によるデータ収集に予想以上の時間を要したこと、ゲノム編集技術を利用して本研究の目的達成のためにフェロモン結合タンパク質遺伝子(PBP)のノックアウトカイコガの解析を研究計画に組み入れたことから、当初計画に対する成果としては主に(2)項に関するものとなった。しかしながら、これまで生体内でのフェロモン識別に関する機能が明らかにされてこなかったPBPの機能の解明により、本研究の目的とするフェロモン選好性の原因遺伝子の同定にきわめて重要な情報を得たこと、さらに(2)項に関しては、これまで未同定であったボンビキルアセテートに応答を示す受容体の同定に成功し、対象とする全てのフェロモン成分に対する受容体の情報を得たことから、現在まで概ね順調に研究が進んでいるものと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
達成度で述べたように、本年度は計画中の(2)項は順調に進展したものの、(1),(3)項についてはやや計画より遅れが生じている。本年度で(2)項は概ね完了したため、(1),(3)項により集中し実施することで研究を推進する。(1)-(3)項ので蓄積した情報を分析することで(4)、(5)種間比較によるフェロモン選好性の種間変異をもたらすステップの特定と原因遺伝子の同定を行う。
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| Causes of Carryover |
計画項目(1)単一感覚子記録によるフェロモン受容細胞の応答特性のデータ収集に予想以上の期間を要したため、(1)および(3)の完了を次年度の計画に持ち越した。そのため、当該計画に必要な試薬、ガラス器具等の消耗品の購入を一部見送った。この理由により、次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度は計画項目(1),(3)を実施し、それらのデータに基づき項目(4)(5)を実施することで計画を完了する予定にしている。そのため当該計画に必要な消耗品の購入に主として使用する予定である。また計画の完了に向けて実験を加速するために、実験動物の飼育管理をサポートするための人件費として使用する予定である。
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