昆虫固有の消化管酵素の解析および特異的インヒビターによる食糧種子の食害制御の検証

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10556078
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 阿部 啓子 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (10151094)
• 研究分担者: 松本 一朗 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 助手 (00291328) ; 黒田 昌治 農林水産省, 試験場, 研究員 ; 榎森 康文 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教授 (60160389)
• キーワード: コクゾウ / 昆虫消化管プロテアーゼ / システインプロテアーゼ / SCP / オリザシスタチン / 立体構造

研究概要

昆虫体内のCPの種類、性質、生理学的機能を分子レベルで解明する研究を重点的に行った。本年度は、イネ害虫であるコクゾウ(Sitophilus zeamais)のCPについて詳細に解析した。コクゾウ消化管CPは遺伝子ファミリーを形成しており、このファミリー内の分子間における生化学的性質の差同を解析することが、シスタチンによる阻害有効性を検証するためには必要であった。そのため、昆虫生体からのCPタンパク質の精製は不適当であり、組み換え体タンパク質として個々のコクゾウCP(SCP)を発現生産・精製する系を確立した。
組み換え体SCP各々の酵素学的性質を、反応速度、基質または活性阻害剤の親和性などの指標である速度論的パラメーターを中心として解析した。さらに組み換え体SCPを抗原とし、抗体を作製した。この抗体を用いた染色の結果、SCPはコクゾウの消化管に発現していることが明らかになり、本酵素こそ、害虫の食害をもたらす中心酵素の1つであることが解明された。組み換えSCPはオリザシスタチンIにより効率的に阻害されることが明らかになった。オリザシスタチンを発現するトランスジェニック植物体の作製に向けて、SCPにより効率的に作用するであろう改変型シスタチンの研究を行ってきた。そのために、オリザシスタチンIの立体構造を解析し機能構造相関を明らかにし、改変型オリザシスタチンを開発した。

研究成果

• [文献書誌] M.Asano-Miyoshi,: "Identification of taste tissue-specific cDNA clones from a subtraction cDNA library of rat circumvallate and foliate papillae." J.Biochem.124. 927-933 (1998)
• [文献書誌] N.Kudo,: "Crystallization and preliminary X-ray diffraction studies of rice cysteine proteinase inhibitor,oryzacystatin-I." J.Biochem.123. 568-570 (1998)
• [文献書誌] Y.Kusakabe,: "Identification of two α-subunit species of GTP-binding proteins,Gα15 and Gαq,expressed in rat taste buds." Biochim.Biophys.Acta. 1403. 265-272 (1998)
• [文献書誌] I.Matsumoto,: "Functional expression and enzymatic properties of two Sitophilus zeamais cysteine proteinases showing different autolytic processing profiles in vitro" J.Biochem.123. 693-700 (1998)
• [文献書誌] T.Asakura,: "Oryzasin as an aspartic proteinase occurring in rice seeds: purification,characterization,and application to milk clotting." J.Agric.Food Chem.45. 1070-1075 (1997)
• [文献書誌] J.Funaki,: "Purification and characterization of a neutral protease that contributes to the unique flavor and texture of tofu-misozuke." J.Food Biochem.21. 191-202 (1997)