| 研究課題/領域番号 |
21K05623
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分39050:昆虫科学関連
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| 研究機関 | 摂南大学 |
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研究代表者 |
石川 幸男 摂南大学, 農学部, 教授 (60125987)
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| 研究分担者 |
藤井 毅 摂南大学, 農学部, 講師 (30730626)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 性フェロモン / 生合成酵素 / アワノメイガ / アメリカシロヒトリ / クサシロキヨトウ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ガ類の性フェロモンの生産とそのブレンド比の調節には、一連の性フェロモン生合成酵素が関わっている。これらの酵素の中には、その分子的実体が未解明のものが残されている。ガ類の性フェロモンは大きくType-IとType-IIに分けられるが、その生合成系は大きく異なる。本研究では、Type-Iを利用するガのモデルとしてアワノメイガとクサシロキヨトウを、Type-IIを利用するガのモデルとしてアメリカシロヒトリを用い、それぞれ未同定の性フェロモン生合成酵素を分子生物学的に同定することを目的としている。
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| 研究実績の概要 |
ガ類の性フェロモンは，その化学構造の違いから大きくType-I・Type-IIに分類される．異なるタイプの性フェロモンは原材料も生合成経路も大きく異なることが知られている．本研究では，Type-I・Type-IIを使用するガの代表としてそれぞれアワノメイガOstrinia furnacalisとアメリカシロヒトリHyphantria cuneaを用い，性フェロモンの生合成に関わる酵素のうち，未だに未同定のものの解明を目指して研究を行っている．2023年度の研究実績の概要は以下の通りである．
１．前年度に取得したアセチル基転移酵素（AT）の候補配列について，大腸菌でタンパク質を発現させるためのプラスミドの構築を行った．定法に基づいて大腸菌で発現させたところ，封入体が形成され不溶化してしまった．各種の可溶化法を試みたが，活性のある状態での可溶化はできなかった．
２．ATの活性の評価系を確立するため，アワノメイガのＡＴと同じ働きをするが，配列の相同性は全くない酵母のAT（ScAT）をクローニングし，大腸菌用の発現プラスミドに組み込んだ．
３．前年度にATとアメリカシロヒトリの脂肪酸脱カルボニル化酵素CYP4GのdsRNAを用いたRNA干渉（RNAi）を試みたが，効果は認められなかった．アワノメイガやアメリカシロヒトリなどの鱗翅目昆虫では，RNAi実験がうまくいかない事例が多く報告されているが，この原因の一つとして鱗翅目昆虫に特異的なdsRNA分解酵素（dsRNAse）の存在が知られている．このdsRNAseをターゲットとしたRNAi（RNAi of dsRNAase）を本来のターゲットを対象としたRNAiと同時に行うことで効果が安定する可能性が示されている．そこで，まず，アワノメイガのdsRNAse候補のクローニングを行った．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
前年度，RNAi法によるアワノメイガのアセチル基転移酵素候補遺伝子（AT）のノックダウンを試みたが成功しなかったため，事前の計画に則り，AT候補タンパク質を大腸菌で異所的に発現させることを試みたが，大腸菌で発現させたATは封入体を形成し不溶化してしまった．各種の可溶化法を試みたが，今のところ，活性のある状態での可溶化には成功していない．Crispr-Cas9などを利用したATのノックアウトについても検討したが，アワノメイガは近親交配に弱く，この方法も大きな困難が予想された．研究に残された時間も少なくなってきたことから，鱗翅目昆虫においてRNAi法がうまくいかない大きな原因とされているdsRNA分解酵素をRNAiで不活化するRNAi of dsRNAase実験に注力することとした．アワノメイガからdsRNA分解酵素の候補を４種クローニングした．dsRNAseのdsRNA (dsdsRNAse)の大量生成まで進行したので，現在はdsdsRNAseとターゲット遺伝子のdsRNAをコインジェクションして，その効果を調査している段階である．アメリカシロヒトリについてもdsRNAseの候補を３種クローニングし，RNAi of RNAiの準備を進めている．
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| 今後の研究の推進方策 |
これまで，ガ類の性フェロモン生合成に関与する酵素の実体を明らかにすべく，RNA-seq解析を駆使して候補遺伝子の配列を得ることに成功している．しかし，得られた配列が実際に性フェロモンの生合成に関与していることを証明するためには，異所的にタンパク質を発現させてその機能をみるか，遺伝子の発現をノックダウン(ノックアウト)して性フェロモンの生成量が減ることを示す必要がある．本研究では，酵素の異所的発現，RNA干渉（RNAi）による遺伝子発現のノックダウンの両方を試みているが，どちらの方法も困難に直面している．計画していた研究実施期間内には期待された成果を得ることが困難となった．このため，研究実施期間を１年間延長し，新たな試みを実施することとした．
時間も限られていることから，延長した１年間では，成功する可能性がより高い，RNAi法による遺伝子発現のノックダウンに集中する．鱗翅目昆虫においてRNAiが期待通りに働かない原因の最重要メカニズムとしてdsRNA分解酵素（dsRNAse）の存在が注目されていることから，来年度は，このdsRNA酵素をターゲットとしたRNAiを本来のターゲットに対するRNAiと同時に実施し，ターゲット遺伝子の発現のノックダウンが実現できるかを試みる．幸い，本研究の対象であるアメリカシロヒトリのdsRNAseおよびアワノメイガの近縁種ヨーロッパアワノメイガOstrinia nubilalisのdsRNAseについては報告があるので，これを参考にすることで効率よく研究を進められると考えている．
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