ショウジョウバエの発生タイミングを決める生物タイマーと環境要因の影響の分子機構

• 研究課題/領域番号: 17K07412
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 発生生物学
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 上田 均 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (60201349)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: タイミング / 栄養 / ショウジョウバエ / エクダイソン / 変態 / 発生 / 環境応答 / 昆虫変態

研究成果の概要

ショウジョウバエを用いて栄養状態が発生タイミングに影響を及ぼす分子機構解析し，幼虫期の栄養状態の情報が前蛹期前期以前の早い段階で入力され，前蛹期間に影響を及ぼすこと，インスリンとTORパスウェイ因子が関わるが，その機構は単純ではなことも明らかになった。
３前蛹期間を決める機構においてBlimp-1はFBXO11によって認識されて26Sプロテアソームで分解されること，また，短ペプチドのPriがその過程で重要な役割を果たすことが示唆された。
３齢幼虫期に前胸腺で発現するFTZ-F1遺伝子プロモーター領域を明らかにし，この領域が３齢幼虫期間を決定する機構において重要な役割をすることを示す結果を得た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

生物が正確に時間を測るタイマーの分子機構は解析されておらず，本解析は生命現象を分子レベルで理解する上で重要な意義がある。さらに，生物は環境に適応する手段として時間調節を多くの場合使うことから，この機構の解明は生物の環境変化への対応機構という観点，および，昆虫変態期の時間制御という点からも重要な意味がある。またホルモンシグナルだけで補えない時間情報を与える機構として，生物を分子レベルで理解する上で新しく重要な視点の解析で，生物の利用や害虫駆除さらには医療面でも役立つことが期待される。さらに，Insulin やTOR 経路はヒトでも働いており，ヒトの健康等に貢献できる成果が出る可能性もある。

研究成果

• [雑誌論文] Proteasome activity determines pupation timing through the degradation speed of timer molecule Blimp-1 (2018)
  • 著者名/発表者名: Aly, H.amdy, Akagi, Kazutaka. and Ueda, Hitoshi
  • 雑誌名: Dev, Growth Differ. 巻: 60 号: 8 ページ: 502-508
  • DOI: 10.1111/dgd.12569
  • 査読あり
• [雑誌論文] Protease resistance of porcine acidic mammalian chitinase under gastrointestinal conditions implies that chitin-containing organisms can be sustainable dietary resources (2017)
  • 著者名/発表者名: Tabata, E., Kashimura, A., Wakita, S., Ohno, M., Sakaguchi, M., Sugahara, Y., Imamura, Y., Seki, S., Ueda, H., Matoska, V., Bauer, P. O. and Oyama, F.
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 7 号: 1 ページ: 12963-12963
  • DOI: 10.1038/s41598-017-13526-6
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Function of Polished rice small peptide for the determination of prepupal period in Drosophila melanogaster (2019)
  • 著者名/発表者名: Koich Miyagawa, Hamdy Aly, Kazutaka Akagi, Yuji Kageyama and Hitoshi Ueda
  • 学会等名: 第５２回発生生物学会年会
• [学会発表] Function of Polished rice small peptide for a biological timer to determine prepupal period in Drosophila melanogaster (2019)
  • 著者名/発表者名: Koich Miyagawa, Hamdy Aly, Kazutaka Akagi, Yuji Kageyama and Hitoshi Ueda
  • 学会等名: International Insect Hormone Workshop
  • 国際学会
• [学会発表] Polished rice small peptide contributes to a biological timer system to determine pupation timing in Drosophila melanogaster (2019)
  • 著者名/発表者名: 上田 均、宮川航一、Hamdy Aly、赤木一考、影山裕二
  • 学会等名: 第４２回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Effects of nutritional signal in the timer system to determine prepupal period in Drosophila melanogaster (2018)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Ueda, Haruka Nishda and Mayu Nakanishi
  • 学会等名: Joint Annual Meeting of JSDB 51st and JSCB 70th
• [学会発表] Why timer system to measure prepupal period is present in fat body? (2018)
  • 著者名/発表者名: Haruka Nishida, Mayu Nakanishi and Hitoshi Ueda
  • 学会等名: 13th Japanese Drosophila Research Conference
• [学会発表] Mechanism of transcriptional activation by two different transcriptional activators through a single binding site (2018)
  • 著者名/発表者名: Koichi Miyagawa and Hitoshi Ueda
  • 学会等名: 13th Japanese Drosophila Research Conference
• [学会発表] Mechanism of transcriptional activation by two different transcriptional activators through a single binding site (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Miyagawa and H. Ueda
  • 学会等名: 58st Annual Drosophila Research Conference
  • 国際学会
• [学会発表] The advantages of repressor usage for a precise time measurement system in the development of Drosophila melanogaster (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Nishida, K. Akagi and H. Ueda
  • 学会等名: 4th Asia-Pacific Drosophila Research Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Molecular players affecting the biological timer system to determine pupation timing in Drosophila (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Aly, Y. Kageyama and H. Ueda
  • 学会等名: 4th Asia-Pacific Drosophila Research Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Degradation mechanism of a transcriptional repressor dBlimp-1, which regulate the pupation timing in Drosophila (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Aly, K. Akagi and H. Ueda
  • 学会等名: The 3rd International Insect Hormone Workshop
  • 国際学会
• [学会発表] 昆虫の形づくりのしくみとその多様性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 上田均
  • 学会等名: 日本遺伝学会第89大会公開講演会
  • 招待講演
• [学会発表] Molecular players affecting the biological timer system to determine pupation timing in Drosophila (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Aly, K. Akagi, Y. Kageyama and H. Ueda
  • 学会等名: 第3９回日本分子生物学会年会
• [学会発表] キイロショウジョウバエの転写因子βFTZ-F1による羽化タイミングの制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中西 真由, 上田 均
  • 学会等名: 第3９回日本分子生物学会年会
• [備考] 分子発生制御研究室（上田研）
  • URL: https://sites.google.com/view/uedalabinokayamauniv/home
• [備考] 岡山大学理学部生物学科上田研究室Research Projects
  • URL: https://sites.google.com/view/uedalabinokayamauniv/project