昆虫サイトカインレセプターの構造と細胞内情報伝達系因子の解析

• 研究課題/領域番号: 18370031
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 動物生理・行動
• 研究機関: 佐賀大学
• 研究代表者: 早川 洋一 佐賀大学, 農学部, 教授 (50164926)
• 研究分担者: 相沢 智康 北海道大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (40333596) ; 島田 公夫 北海道大学, 低温科学研究所, 助教 (30001663)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2009
• 研究課題ステータス: 完了 (2009年度)
• 配分額: 18,060千円 (直接経費: 15,000千円、間接経費: 3,060千円); 2009年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2008年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2007年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2006年度: 4,800千円 (直接経費: 4,800千円)
• キーワード: 昆虫 / growth-blocking peptide / サイトカイン / GBP受容体アダプター / 血球細胞 / インテグリン / シグナル伝達 / チロシンリン酸化 / レセプター / GBP / 情報伝達 / GBPレセプター / 細胞質カルシウム / growth-blocking peptide(GBP) / 細胞膜タンパク質

研究概要

昆虫サイトカインGrowth-blocking peptide(GBP)は血球細胞の一種プラズマ細胞を活性化し、血球凝集塊形成反応や異物表面への付着を誘起する。アワヨトウGBPの構造-活性相関については様々な変異体GBPを用いて詳細な解析がなされているが、GBPによるプラズマ細胞活性化の情報伝達経路についてはほとんど分かっていない。本研究によって、私達は血球細胞のGBP受容体の性質を明らかにすると共に、分子量77kDaの新規GBP受容体アダプタータンパク質を発見した。P77 cDNAをクローニングし、一次構造を決定した結果、細胞膜を一回貫通する膜タンパク質であることが予想された。さらに、モチーフ検索により、その細胞内領域にはSH2/SH3ドメイン結合モチーフやimmunoreceptor tyrosine-based activation motif(ITAM)様ドメインが存在することが明らかになった。これら同定されたドメインは,いずれも哺乳類の免疫関連受容体の多数のアダプター因子内に報告されているものである点は興味深い。P77はGBPと直接結合能力を持たないが、GBP刺激によって血球の細胞内領域チロシン残基は速やかにリン酸化される。P77のチロシン残基リン酸化は、血球細胞をEnterobactor cloacaeやMicrococcus luteusといった細菌で刺激した場合にも観察されるが、こうした病原微生物刺激によるプラズマ細胞のP77チロシンリン酸化は、血球から放出されたGBP前駆体が同時に分泌されるプロテアーゼによってプロセシングされて生じた活性型GBPによって誘起されるものであることを実証した。さらに、GBPによって刺激されたプラズマ細胞ではインテグリンβ1鎖のチロシンリン酸化が確認されたが、このチロシンリン酸化はP77のRNAiによって顕著に抑制され、さらに、プラズマ細胞の突起伸長活性化反応も阻害された。また、こうしたRNAiによってP77発現が抑制されたアワヨトウ幼虫では、グラム陰性菌Serratia marcescensに対する感受性が顕著に上昇した。以上のような一連の研究結果より、プラズマ細胞のGBP 細胞内情報伝達にはGBP受容体アダプタータンパク質P77が必須であり、P77を介するインテグリン分子のチロシンリン酸化がGBPによるプラズマ細胞活性化に不可欠であることが証明できた。

研究成果

• [雑誌論文] The C-terminal elongation of Growth-blocking peptide enhances its biological activity and micelle binding affinity. (2009)
  • 著者名/発表者名: Umetsu, Y, Aizawa, T, Muto, K, Yamamoto, H, Kamiya, M, Kumaki, Y, Demura, M, Hayakawa, Y., Kawano, K.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 284 ページ: 29625-29634
• [雑誌論文] A novel peptide mediates aggregation and migration of hemocytes from an insect. (2009)
  • 著者名/発表者名: Nakatogawa, S., Oda, Y., Kamiya, M., Kamijima, T., Aizawa, T., Clark, KD., Kawano, K., Strand, R.M., Hayakawa, Y.
  • 雑誌名: Curr. Biol. 19 ページ: 779-785
• [雑誌論文] The C-terminal elongation of Growth-blocking peptide enhances its biological activity and micelle binding affinity. (2009)
  • 著者名/発表者名: Umetsu, Y, Aizawa, T, Muto, K, Yamamoto, H, Kamiya, M, Kumaki, Y, Demura, M, Hayakawa, Y., Kawano, K.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 284 ページ: 29625-29634
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel peptide mediates aggregation and migration of hemocytes from an insect. (2009)
  • 著者名/発表者名: Nakatogawa, S., Oda, Y., Kamiya, M., Kamijima, T., Aizawa, T., Clark, KD., Kawano, K., Strand, R.M., Hayakawa, Y.
  • 雑誌名: Curr.Biol. 19 ページ: 779-785
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel peptide mediates aggregation and migration of hemocytes from an insect (2009)
  • 著者名/発表者名: Nakatogawa, S., Oda, Y., Kamiya, M., Aizawa, T., Kawano,K., Strand, R.M. and Hayakawa, Y.
  • 雑誌名: Curr. Biol. (In press)
• [雑誌論文] A novel peptide mediates aggregation and migration ofhemocytes from an insect. (2009)
  • 著者名/発表者名: Nakatogawa, S.
  • 雑誌名: Curr. Biol. (In press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] A gene involved in the food preferences of larval Drosophila melanogaster. (2008)
  • 著者名/発表者名: Ryuda, M., Tsuzuki, S., Tanimura, T., Tojo, S., Hayakawa, Y.
  • 雑誌名: J. Insect Physiol. 54 ページ: 1440-1445
• [雑誌論文] Strains in the common cutworm, Spodoptera litura (Lepidoptera: Noctuidae) with differing host ranges. (2008)
  • 著者名/発表者名: Tojo, S., Hayakawa, Y., Phaophan P.
  • 雑誌名: 43 ページ: 491-496
  • NAID: 110007004670
• [雑誌論文] A novel gene associated with intraspecific predation in Spodoptera litura larvae. (2008)
  • 著者名/発表者名: Ryuda, M., Nakayama, H., Hayakawa, Y.
  • 雑誌名: Appl. Entomol. Zool. 43 ページ: 563-568
  • NAID: 110007004680
• [雑誌論文] Analysis of hunger-driven gene expression in Drosophila melanogaster larval central nervous system. (2008)
  • 著者名/発表者名: Ryuda, M., Shimada, K., Koyanagi, R., Azumi, K., Tanimura, T., Hayakawa, Y.
  • 雑誌名: Zool. Sci. 25 ページ: 746-752
  • NAID: 40016249920
• [雑誌論文] Insect cytokine growth-blocking peptide signaling cascades regulate two separate groups of target genes. (2008)
  • 著者名/発表者名: Ninomiya, Y., Kurakake, M., Oda, Y., Tsuzuki, S., Hayakawa, Y.
  • 雑誌名: FEBS J. 275 ページ: 894-902
• [雑誌論文] Drosophila melanogaster larvalcentral nervous system (2008)
  • 著者名/発表者名: Ryuda, M.,Shimada, K., Koyanagi, R. Tanimura, T. and Hayakawa, Y.
  • 雑誌名: Zool.Sci. 25 ページ: 746-75
• [雑誌論文] A novel gene associated with intraspecific predation inSpodoptera litura larvae (2008)
  • 著者名/発表者名: Ryuda, M., Nakayama, H. and Hayakawa, Y.
  • 雑誌名: Appl. Entomol. Zool. 43 ページ: 563-568
• [雑誌論文] Strains in the common cutworm Spodoptera litura (2008)
  • 著者名/発表者名: Tojo, S., Hayakawa, Y., Phaophan P.
  • 雑誌名: (Lepidoptera: Noctuidae) with differing host ranges. ページ: 491-496
• [雑誌論文] A gene involved in the food preferences of larval Drosophila melanogaster (2008)
  • 著者名/発表者名: Ryuda, M., Tsuzuki, S., Tanimura, T., Tojo, S. and Hayakawa, Y.
  • 雑誌名: J. Insect Physiol. 54 ページ: 1440-1445
• [雑誌論文] Analysis of hunger-driven gene expression in Drosophilamelanogaster larval central nervous system. (2008)
  • 著者名/発表者名: Ryuda, M.
  • 雑誌名: Z001. Sci. 25 ページ: 746-752
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel gene associated with intraspecific predation in Spodopteralitura larvae. (2008)
  • 著者名/発表者名: Ryuda, M.
  • 雑誌名: Appl. Entomol. Zool. 43 ページ: 563-568
  • 査読あり
• [雑誌論文] Strains in the common cutworm, Spodoptera litura (Lepidoptera : Noctuidae) with differing host ranges. (2008)
  • 著者名/発表者名: Tojo, S.
  • 雑誌名: Appl. Entomol. Zool. 43 ページ: 491-496
  • 査読あり
• [雑誌論文] A gene involved in the food preferences of larval Drosophilamelanogaster. (2008)
  • 著者名/発表者名: Ryuda, M.
  • 雑誌名: J. Insect Physiol. 54 ページ: 1440-1445
  • 査読あり
• [雑誌論文] Insect cytokine growth-blocking peptide signaling cascades regulate two separate groups of target genes. (2008)
  • 著者名/発表者名: Ninomiya, Y., Kurakake, M., Oda, Y., Tsuzuki, S.and Hayakawa, Y.
  • 雑誌名: FEBS Journal 275 ページ: 894-902
• [雑誌論文] ようやく始まった昆虫サイトカイン研究 (2008)
  • 著者名/発表者名: 早川 洋一
  • 雑誌名: 化学と生物 46 ページ: 274-280
  • NAID: 10021177174
• [雑誌論文] Insect cytokine, growth-blocking peptide, is a primary regulator of melanin-synthesis enzymes in armyworm larval cuticle. (2007)
  • 著者名/発表者名: Ninomiya, Y., Hayakawa, Y.
  • 雑誌名: FEBS J. 274 ページ: 1768-1777
• [雑誌論文] Insect cytokine,growth-blocking peptide,is a primary regulator of melanin-synthesis enzymes in armyworm larval cuticle. (2007)
  • 著者名/発表者名: Ninomiya, Y.and Hayakawa, Y.
  • 雑誌名: FEBS Journal 274 ページ: 638-645
• [雑誌論文] Insect cytokine, growth-blocking peptide, is a primary regulator of melanin-synthesis enzymes in armyworm larval cuticle. (2007)
  • 著者名/発表者名: Ninomiya, Y., Hayakawa, Y.
  • 雑誌名: FEBS Journal (In press)
• [雑誌論文] Insect cytokine growth-blocking peptide (GBP) regulates insect development. (2006)
  • 著者名/発表者名: Hayakawa, Y.
  • 雑誌名: Appl. Entomol. Zool. 41 ページ: 545-554
  • NAID: 110006148628
• [雑誌論文] N-Terminal Mutational Analysis of the Interaction Between Growth-Blocking Peptide (GBP) and Receptor of Insect Immune Cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, S., Tada, M., Aizawa, T., Yoshida, M., Sugaya, T., Taguchi, M., Kouno, T., Nakamura, T., Mizuguchi, M., Demura, M. Hayakawa, Y., Kawano, K.
  • 雑誌名: Protein & Peptide Letters 13 ページ: 815-822
• [雑誌論文] Mechanisms of black and white stripe pattern formation in the cuticles of insect larvae. (2006)
  • 著者名/発表者名: Ninomiya, Y., Tanaka, K., Hayakawa, Y.
  • 雑誌名: J. Insect Physiol. 52 ページ: 638-645
• [雑誌論文] Mechanisms o black and white stripe pattern formation in the cuticles of insect larvae. (2006)
  • 著者名/発表者名: Ninomiya, Y., Tanaka, K., Hayakawa, Y.
  • 雑誌名: J. Insect Physiol. 52 ページ: 638-645
• [雑誌論文] N-Terminal Mutational Analysis of the Interaction Between Growth-Blocking Peptide (GBP) and Receptor of Insect Immune Cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, S., Tada, M., Aizawa, T., Yoshida, M., Sugaya, T., Taguchi, M., Kouno, T., Nakamura, T., Mizuguchi, M., Demura, M., Hayakawa, Y., Kawano, K.
  • 雑誌名: Protein ＆ Peptide Letters 13 ページ: 815-822
• [学会発表] 寄生蜂の毒液が宿主ショウジョウバエに及ぼす致死作用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 降幡駿介、早川洋一
  • 学会等名: 日本応用動物昆虫学会
  • 発表場所: 千葉
  • 年月日: 2010-03-26
• [学会発表] 寄生蜂Asobara japonicaの毒液が宿主ショウジョウバエに及ぼす致死作用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 降幡駿介、早川洋一
  • 学会等名: 応用動物昆虫学会
  • 発表場所: 千葉大学
  • 年月日: 2010-03-26
• [学会発表] 新規サイトカインの構造と生理機能 (2009)
  • 著者名/発表者名: 早川洋一
  • 学会等名: 日本生化学会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2009-10-28
• [学会発表] 新規昆虫サイトカインの構造と生理機能 (2009)
  • 著者名/発表者名: 早川洋一
  • 学会等名: 生化学会
  • 発表場所: 神戸国際会議場
  • 年月日: 2009-10-21
• [学会発表] Insect cytokinesregulating innate immune defences (2009)
  • 著者名/発表者名: Yoichi, Hayakawa
  • 学会等名: 日本農芸化学会 2009 年大会
  • 年月日: 2009-03-29
• [学会発表] 新規昆虫サイトカインの構造と生理機能 (2009)
  • 著者名/発表者名: 早川洋一
  • 学会等名: 日本農芸化学会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 2009-03-29
• [学会発表] 昆虫サイトカインの構造と生理機能 (2009)
  • 著者名/発表者名: 早川洋一
  • 学会等名: 日本農芸化学会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2009-03-28
• [学会発表] Insect cytokine regulating innate immune defences. (2008)
  • 著者名/発表者名: 早川洋一
  • 学会等名: 生物物理学会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2008-12-20
• [学会発表] 新規昆虫サイトカインの構造と生理機能 (2008)
  • 著者名/発表者名: 早川, 洋一
  • 学会等名: 日本農芸化学会 2009 年大会
  • 年月日: 2008-12-04
• [学会発表] Characterization of a novel insect cytokine : itsStructure and functions (2008)
  • 著者名/発表者名: 早川洋一
  • 学会等名: 日本生物物理学会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 2008-12-04
• [学会発表] 細菌感染によるP77のリン酸化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 松本均、早川洋一
  • 学会等名: 日本動物学会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2008-09-28
• [学会発表] コクヌストモドキの擬死行動誘発に関連する遺伝子解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 田崎彩子、早川洋一
  • 学会等名: 日本動物学会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2008-09-28
• [学会発表] イロショウジョウバエの食性・摂食行動に関わるCG33071遺伝子の解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 龍田勝輔、早川洋一
  • 学会等名: 日本動物学会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2008-09-28
• [学会発表] コクヌストモドキの擬死行動誘発に関連する遺伝子解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 早川洋一
  • 学会等名: 日本動物学会
  • 発表場所: 福岡大学
  • 年月日: 2008-09-06
• [学会発表] コクヌストモドキの擬死行動誘発に関連する遺伝子の解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 田崎彩子、酒井美幸、宮竹貴久、早川洋一
  • 学会等名: 日本動物学会第79回大会
• [学会発表] 細菌感染によるP77のリン酸化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 松本均、織田康則、早川洋一
  • 学会等名: 日本動物学会第79回大会
• [学会発表] キイロショウジョウバエの食性・摂食行動に関わるCG33071遺伝子の解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 龍田勝輔、谷村禎一、早川洋一
  • 学会等名: 日本生物物理学会 第46回年会
• [学会発表] 昆虫の食性決定に関与する遺伝子の解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 龍田勝輔、早川洋一
  • 学会等名: 日本応用動物昆虫学会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2007-03-28
• [学会発表] ホームページ等
  • 著者名/発表者名: http://extwww. cc. saga-u. ac. jp/~hayakayo /FRAME/index. html
• [備考]
  • URL: http://extwww.cc.saga-u.ac.jp/~hayakayo/FRAME/