Molecular mechanisms underlying structural color of scarab beetles and its evolution
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19K22440
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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Medium-sized Section 44:Biology at cellular to organismal levels, and related fields
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| Research Institution | National Agriculture and Food Research Organization |
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Principal Investigator |
神村 学 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 生物機能利用研究部門, グループ長補佐 (60370649)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 倫太郎 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 高度解析センター, 上級研究員 (00399429)
石川 謙 東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (10176159)
安藤 俊哉 基礎生物学研究所, 進化発生研究部門, 助教 (10709744)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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| Keywords | 構造色 / コガネムシ / 円偏光 / 発色機構 / 進化 |
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| Outline of Research at the Start |
構造色は光の波長程度のサイズの微細構造が作り出す色である。多くの昆虫が構造色による美しい色彩を持つが、構造色発色する仕組みは遺伝子レベルではほとんどわかっていない。このような中、申請者はコガネムシの構造色に必須の遺伝子を発見した。複数種のコガネムシでこの遺伝子の発現を抑制すると構造色が完全に無くなることから、コガネムシ全般で構造色を発色するための鍵となる機能を担っていると考えられる。そこで本研究では、様々な種類のコガネムシと近縁の甲虫類で、この遺伝子の有無や構造、機能を調べることにより、コガネムシが構造色を生み出す分子メカニズムを解明するとともに、その進化の道筋を探る。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本科研費研究は、コガネムシの1種ナミハナムグリから構造色発色に必須の遺伝子として同定したLCP1の機能と進化について研究を行うものであり、昨年度は当初計画に沿って、LCPタンパク質の立体構造予測、および、LCP1遺伝子オーソログの各種昆虫からの同定と、ナミハナムグリと近縁のハナムグリの仲間（コガネムシ科ハナムグリ亜科）でのRNAiによる機能解析を行った。今年度はさらに、大腸菌発現系およびバキュロウイルス発現系を用いた組換えLCP1タンパク質の発現、および、コガネムシ以外の昆虫グループでのRNAiによるLCP1遺伝子の機能解析を行った。
まず、LCP1全長タンパク質を大腸菌で発現することを試みたがうまく発現することができなかった。LCP1は天然変性タンパク質と考えられるので、発現が難しいと考えられる。そこで、LCP1をいくつかの部分配列に分けて、再度発現を試み、そのうち1配列について発現させることに成功した。さらに、このタンパク質をモルモットに免疫して抗体の作成を試み、比較的反応性の高い抗体を得ることができた。
一方、バキュロウイルス発現系では、量が非常に少ないながら全長タンパク質を発現することに成功した。現在、このタンパク質を多量に発現して精製することを試みている。
コガネムシ科以外の昆虫でのRNAiによる機能解析については、構造色を持つコウチュウ目のクワガタムシ科、ゴミムシダマシ科、ハムシ科、さらにハチ目のセイボウ科の昆虫でLCP1遺伝子の機能を調べたが、構造色が影響を受ける種はいなかった。他の遺伝子（メラニン合成に関わるlaccase2など）のRNAiで体色に影響がでることを確認しているので、今回調べた種でRNAiが効くことは間違いない。これらの結果から、LCP1はコガネムシの仲間のみで構造色の制御に関わる遺伝子であることが示唆された。
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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
理由 ほぼ当初計画通りに順調に研究を進めることができているから。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初計画に沿い研究を進める。
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Report
(2 results)
Research Products
(3 results)
