| 研究課題/領域番号 |
23K21201
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| 補助金の研究課題番号 |
21H02207 (2021-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2021-2023) |
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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 | 佐賀大学 |
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研究代表者 |
早川 洋一 佐賀大学, 農学部, 招へい教授 (50164926)
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| 研究分担者 |
龍田 勝輔 佐賀大学, 総合分析実験センター, 助教 (00565690)
落合 正則 北海道大学, 低温科学研究所, 准教授 (10241382)
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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 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
2024年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2022年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2021年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
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| キーワード | ホルミシス / 昆虫 / N-アセチルチロシン / ストレス / 寿命 / ストレス順応性 / キイロショウジョウバエ / ヒラタチャタテ / 誘導因子 / N-acetyltyrosine / チャタテムシ / 熱ストレス / ショウジョウバエ / ヒラタチャタテムシ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ホルミシス（ストレス順応性）は全ての生物にとって重要な生理現象であるものの、その誘導・維持に関する分子機構は不明な点が数多く残されているのが現状と言える。最近、私達は昆虫やマウスにおいてN-acetyltyrosine (NAT)がホルミシス誘導に関与する生体成分であることを証明した。本研究では、昆虫におけるホルミシス誘導・維持の普遍的分子機構解明を目指して、完全変態昆虫であるショウジョウバエと不完全変態昆虫であるチャタテムシを材料に研究を推進する。また、NATの昆虫成虫における寿命への影響についても検証を進める。
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| 研究実績の概要 |
昆虫類におけるホルミシス現象の誘導・維持機構やその普遍性を実証すべく研究を進めている。不完全変態昆虫のチャタテムシ類に焦点を当て、ホルミシス誘導の有無について検証する研究では、チャタテムシの一種であるヒラタチャタテに対し相対湿度20%以下の前乾燥ストレスを72時間以上経験させることによって、その後の乾燥ストレスに対する有意な耐性上昇を誘導できることを証明した。こうして獲得した乾燥ストレス耐性は、その後少なくとも5日間以上継続する事を確認した。さらに、乾燥ストレス耐性を獲得したヒラタチャタテ成虫個体に対して乾燥以外のストレスを与えてその影響を評価した。その結果、乾燥ストレス耐性を獲得した個体では、4℃の低温ストレス耐性や殺虫剤による化学的ストレス耐性についても有意に上昇する事を証明した。
キイロショウジョウバエについては、一旦確立したストレス順応性の持続時間を出来るだけ伸ばし得る前ストレス条件の検討を行ってきた。その結果、37℃/30分間の熱ストレスを１度与えて18時間後の生存率が9.1%だったのに対し、同じ熱ストレス（37℃/30分間）を30分間の間隔を置いて２回、３回と増やすことによって生存率をそれぞれ50%、67%と上昇させることに成功した。また、１回及び３回の前ストレス供与個体における18時間後のFoxOとNrf2転写因子遺伝子のmRNA発現量をリアルタイムPCRで測定を行なった結果、共に前ストレスを与えない個体に比べ上昇傾向が観察された。ただ、現時点では測定結果のばらつきも大きい為、更なる測定が必要である。
キイロショウジョウバエを用いたN-acetyltyrosine (NAT)様ホルメシス誘導因子の探索研究において、NATに構造が類似したN-acetyloxfenicineがNATに相同な活性を示すことを実証できた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
ヒラタチャタテの研究については、相対湿度20%以下の前乾燥ストレスを72時間以上経験させることによって乾燥ストレス順応性を確立した個体において低温や殺虫剤といった他のストレスに対する抵抗性も有意に上昇する事が明らかになった。また、キイロショウジョウバエの研究では、前熱ストレスを１回経験させた個体と３回経験させた個体では、後者の方で確立した熱ストレス順応性の持続時間が有意に伸び、18時間後の生存率は約7倍上昇する事が明らかになった。さらに、N-acetyltyrosine (NAT)様のホルミシス誘導因子の探索研究においては、NATの構造類似分子であるN-acetyloxfenicineがNATと同等のホルメシス誘導因子活性を持つことを実証した。
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| 今後の研究の推進方策 |
以下のヒラタチャタテとキイロショウジョウバエを対象とする研究を並行して進める予定である。
1) 昨年度明らかにしたホルミシス（ストレス順応性）の交差有効性、即ち、乾燥ストレス順応性を獲得したヒラタチャタテ成虫が低温ストレス、また殺虫剤による化学ストレスへのストレス耐性も上昇する現象について、他のストレス条件も試行することによって当該現象の再現性を確実なものとする。また、NAT摂取による乾燥ストレス耐性誘導の可能性についても引き続き検証する。
2) 昨年度までの研究によって、キイロショウジョウバエの熱ストレス順応性は１回の前熱ストレス（37℃/30分間）よりも複数回の前熱ストレス供与によって有意に長期間の熱ストレス耐性を誘導できる事を実証した。本年度は、各条件の試験バエにおけるFoxOやNrf2遺伝子発現レベルの解析を続けると共に、FoxOやNrf2遺伝子発現をノックダウンしたショウジョウバエにおいて複数回の前熱ストレス供与によって１回の前ストレスよりも長期間の熱ストレス順応性を誘導し得るかどうかについて検証する。また、NAT摂食によるキイロショウジョウバエ成虫の寿命への影響についても、NAT供与の条件（濃度や摂食期間など）を検討しつつ引き続き解析を進める。
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