昆虫変態に伴う蛹コミットメントと細胞死の分子機構の解明

• 研究課題/領域番号: 25292195
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 昆虫科学
• 研究機関: 弘前大学
• 研究代表者: 比留間 潔 弘前大学, 農学生命科学部, 教授 (70374816)
• 研究分担者: 金児 雄 弘前大学, 農学生命科学部, 助教 (90633610)
• 連携研究者: 伴野 豊 九州大学, 連合農学研究科, 准教授 (50192711)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円); 2015年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2014年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2013年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
• キーワード: Verson's gland / 蛹変態 / エクダイソン / コミットメント / 幼若ホルモン / インスリン / crochet / 細胞死

研究成果の概要

蛹変態の分子機構を細胞のレベルで解明した。すなわち　（１）単一巨大細胞Verson’s glandの蛹コミットメントは定説とは異なり幼虫から蛹へと徐々に起こる。（２）蛹コミットメントには幼若ホルモン（JH）の低下と摂食（栄養）が重要であり、インスリン伝達経路とTORシグナル経路による2段階で起きる。（３）JHに支配されている体節特異的なVerson’s glandの細胞死を司る１遺伝子を発見した。（４）幼虫特異的な腹脚の鉤爪の細胞死は主としてアポトーシスで起こり、細胞死の決定は終齢脱皮の直前直後に起こる。

研究成果

• [雑誌論文] Allatotropin inhibits juvenile hormone biosynthesis by the corpora allata of adult Bombyx mori (2015)
  • 著者名/発表者名: Kaneko, Y., and Hiruma, K.
  • 雑誌名: J. Insect Physiol. 巻: 80 ページ: 15-21
  • DOI: 10.1016/j.jinsphys.2015.01.005
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Preface. “Special Issue for proceedings of The Tenth International Conference on Juvenile Hormones” (2015)
  • 著者名/発表者名: Shinoda, T., Hiruma, K., and Shiotsuki, T.
  • 雑誌名: J. Insect Physiol. 巻: 80 ページ: 1-1
  • DOI: 10.1016/j.jinsphys.2015.07.016
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Identification of two juvenile hormone inducible transcription factors from the silkworm, Bombyx mori (2015)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Matsumoto, Chihiro Ueno, Yuki Nakamura, Terunori Kinjoh, Yuka Ito, Sachiko Shimura, Hiroaki Noda, Shigeo Imanishi, Kazuei Mita, Fujiwara Haruhiko, Kiyoshi Hiruma, Tetsuro Shinoda, and Manabu Kamimura
  • 雑誌名: J. Insect Physiol 巻: なし ページ: 31-41
  • DOI: 10.1016/j.jinsphys.2015.02.011
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Molecular cloning, developmental expression, and tissue distribution of diapause hormone and pheromone biosynthesis activating neuropeptide in the bamboo borer, Omphisa fuscidentalis (2015)
  • 著者名/発表者名: Suang, S., Manaboon, M., Chantawannakul, P., Singtripop, T., Hiruma, K., and Kaneko, Y.
  • 雑誌名: Physiol. Entomol. 巻: 40 号: 3 ページ: 247-256
  • DOI: 10.1111/phen.12109
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 昆虫の発育とホルモン：40年の研究生活で得たこと考えたこと (2015)
  • 著者名/発表者名: 比留間潔
  • 雑誌名: 東北蚕糸・昆虫利用研究報告 巻: 40 ページ: 1-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Hormonal regulation and developmental role of Kruppel homolog 1, a repressor of metamorphosis, in the silkworm Bombyx mori (2014)
  • 著者名/発表者名: Kayukawa T, Murata M, Kobayashi I, Muramatsu D, Okada C, Uchino K, Sezutsu H, Kiuchi M, Tamura T, Hiruma K, Ishikawa Y, Shinoda T
  • 雑誌名: Developmental Biology 巻: 388 号: 1 ページ: 48-56
  • DOI: 10.1016/j.ydbio.2014.01.022
  • 査読あり
• [雑誌論文] Short Neuropeptide F (sNPF) is a stage-specific suppressor for juvenile hormone biosynthesis by corpora allata, and a critical factor for the initiation of insect metamorphosis (2014)
  • 著者名/発表者名: Kaneko, Y. and Hiruma, K.
  • 雑誌名: Developmental Biology 巻: 393 号: 2 ページ: 312-319
  • DOI: 10.1016/j.ydbio.2014.07.014
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 新しいタイプの農薬開発：気門と腹脚のかぎ爪を阻害するイソチオシアネート化合物 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高木圭子・渡会直人・金児雄・比留間潔
  • 雑誌名: 東北蚕糸・昆虫利用研究報告 巻: 39 ページ: 15-20
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A molt timer is involved in the metamorphic molt in Manduca sexta larvae (2013)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, Y., Koyama, T., Hiruma, K., Riddiford, L.M., and Truman, J.W.
  • 雑誌名: PNAS 巻: 110 号: 31 ページ: 12518-12525
  • DOI: 10.1073/pnas.1311405110
  • 査読あり
• [学会発表] 幼若ホルモンによるVerson’s gland蛹コミットメント抑制作用の分子機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: 金児雄・高木圭子・比留間潔
  • 学会等名: 日本昆虫学会第76回大会・第60回日本応用動物昆虫学会
  • 発表場所: 大阪府立大学
  • 年月日: 2016-03-26
• [学会発表] 昆虫の発育とホルモン －研究生活40年の歩み－ (2016)
  • 著者名/発表者名: 比留間潔
  • 学会等名: 日本昆虫学会第76回大会・第60回日本応用動物昆虫学会
  • 発表場所: 大阪府立大学
  • 年月日: 2016-03-26
  • 招待講演
• [学会発表] クワコ成虫の発生時期 (2016)
  • 著者名/発表者名: 河本夏雄・冨田秀一郎・木内信・桑原伸夫・金児雄・比留間潔・水谷信夫・行弘研司
  • 学会等名: 日本蚕糸学会第86回大会
  • 発表場所: 京都工芸繊維大学
  • 年月日: 2016-03-17
• [学会発表] 栄養シグナルで誘導されるベルソン氏腺の蛹コミットメントの分子機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: 金児雄・高木圭子・比留間潔
  • 学会等名: 日本蚕糸学会第86回大会
  • 発表場所: 京都工芸繊維大学
  • 年月日: 2016-03-17
• [学会発表] 幼若ホルモン生合成の制御機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 金児雄・比留間潔
  • 学会等名: 2015年 昆虫ポストゲノム研究会
  • 発表場所: Wespa椿山
  • 年月日: 2015-10-16
• [学会発表] 単一細胞の蛹コミットメント誘導メカニズム (2015)
  • 著者名/発表者名: 比留間潔・金児雄
  • 学会等名: 2015年 昆虫ポストゲノム研究会
  • 発表場所: Wespa椿山
  • 年月日: 2015-10-16
  • 招待講演
• [学会発表] カイコガ終齢幼虫での、かぎ爪産生細胞の予定細胞死 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高木圭子・金児雄・比留間潔
  • 学会等名: 2015年 昆虫ポストゲノム研究会
  • 発表場所: Wespa椿山
  • 年月日: 2015-10-16
• [学会発表] RNAシークエンスを用いたVerson’s gland蛹コミットメントに関与する遺伝子の探索 (2015)
  • 著者名/発表者名: 金児雄・高木圭子・熊野健太・田村大・奈良岡留美・比留間潔
  • 学会等名: 日本蚕糸学会第85回大会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2015-09-26
• [学会発表] Telotrophic ovaryにおける濾胞の貧栄養状態下での細胞死の制御機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高木圭子・野坂涼・金児雄・比留間潔
  • 学会等名: 日本蚕糸学会第85回大会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2015-09-26
• [学会発表] Pupal commitment of a single-celled Verson’s gland is induced in a two-step process by the insulin and TOR/Akt signals, which occurs gradually, not on an all-or-none basis (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiruma, K. and Kaneko, Y.
  • 学会等名: The 2nd International Insect Hormone Workshop
  • 発表場所: Crete, Greece
  • 年月日: 2015-07-12
  • 国際学会
• [学会発表] Verson’s glandにおける体節特異的なホルモン応答遺伝子の網羅的解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 金児雄・比留間潔
  • 学会等名: 第59回日本応用動物昆虫学会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-28
• [学会発表] Cellular mechanisms of pupal commitment (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiruma, K., and Kaneko, Y.
  • 学会等名: 9th International Workshop on the Molecular Biology and Genetics of the Lepidoptera
  • 発表場所: Crete, Greece
  • 年月日: 2014-08-17 – 2014-08-23
• [学会発表] Allatotropin inhibits juvenile hormone synthesis by adult corpora allata in Bombyx mori (2014)
  • 著者名/発表者名: Kaneko, Y., and Hiruma, K.
  • 学会等名: 10th International Congress on Juvenile Hormone
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2014-06-09 – 2014-06-13
• [学会発表] Programed cell death of crochet forming cells during the last larval stadium of Bombyx mori (2014)
  • 著者名/発表者名: Takaki, K., Kaneko, Y., and Hiruma, K.
  • 学会等名: 10th International Congress on Juvenile Hormone
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2014-06-09 – 2014-06-13
• [学会発表] Juvenile hormone enhances oxidative stress resistance through the induction of anti-oxidant gene expression in the silkworm, Bombyx mori (2014)
  • 著者名/発表者名: Kamimura, M., Ueno, C., Matsumoto, H., Shimura, S., Nakamura, Y., Noda, H., Imanishi, S., Mita, K., Hiruma, K., and Shinoda, T.
  • 学会等名: 10th International Congress on Juvenile Hormone
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2014-06-09 – 2014-06-13
• [学会発表] 昆虫の発育とホルモン －現象から分子へ－ (2014)
  • 著者名/発表者名: 比留間潔
  • 学会等名: 第25回九州昆虫セミナー
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2014-05-28
  • 招待講演
• [学会発表] カイコ成虫におけるallatotropinによるJH生合成抑制作用とその機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 金児雄・比留間潔
  • 学会等名: 日本蚕糸学会第84回大会
  • 発表場所: 日本大学
• [学会発表] 栄養シグナルと蛹変態を誘導するタイマー (2014)
  • 著者名/発表者名: 比留間潔・鈴木裕一郎・小山貴司・Riddiford, L.M.・Truman, J.W.
  • 学会等名: 日本蚕糸学会第84回大会
  • 発表場所: 日本大学
• [学会発表] 学会賞受賞講演。昆虫の脱皮・変態の分子機構の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 比留間潔
  • 学会等名: 第58回日本応用動物昆虫学会
  • 発表場所: 高知大学
  • 招待講演
• [学会発表] Verson’s glandにおけるホルモン誘導性体節特異的細胞死誘導の機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 岡田悠・盛雄治・安田瑞来・金児雄・比留間潔
  • 学会等名: 第58回日本応用動物昆虫学会
  • 発表場所: 高知大学
• [学会発表] カイコの脱皮・変態に伴う幼虫腹脚かぎ爪の形成と消失の機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高木圭子・秋元真理・矢吹有紗・金児雄・比留間潔
  • 学会等名: 第58回日本応用動物昆虫学会
  • 発表場所: 高知大学
• [学会発表] 栄養と幼若ホルモンで制御されるVerson’s gland蛹コミットメントの分子機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 金児雄・雪森亜沙子・比留間潔
  • 学会等名: 第58回日本応用動物昆虫学会
  • 発表場所: 高知大学
• [学会発表] Pupal commitment of a single celled Verson’s gland occurs gradually (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiruma, K., Kaneko, Y., and Riddiford, L.M.
  • 学会等名: International Insect Hormone (19th Ecdysone) Workshop
  • 発表場所: University of Minnesota, USA
• [学会発表] The role of molt timers in determining instar length in Manduca sexta (2013)
  • 著者名/発表者名: Truman, J.W., Suzuki, Y., Koyama, T., Hiruma, K., and Riddiford, L.M.
  • 学会等名: International Insect Hormone (19th Ecdysone) Workshop
  • 発表場所: University of Minnesota, USA
• [備考] 原田教授、比留間教授が学会賞を受賞!!
  • URL: http://nature.cc.hirosaki-u.ac.jp/%E5%8E%9F%E7%94%B0%E6%95%99%E6%8E%88%E3%80%81%E6%AF%94%E7%95%99%E9%96%93%E6%95%99%E6%8E%88%E3%81%8C%E5%AD%A6%E4%BC%9A%E8%B3%9E%E3%82%92%E5%8F%97%E8%B3%9E/