| 研究課題/領域番号 |
18K05674
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| 研究機関 | 金沢大学 |
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研究代表者 |
岩見 雅史 金沢大学, 生命理工学系, 教授 (40193768)
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| 研究分担者 |
木矢 剛智 金沢大学, 生命理工学系, 准教授 (90532309)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | カイコガ / 発生・分化 / 脱皮・変態 / ホルモン / 神経分泌 |
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| 研究実績の概要 |
昆虫の幼虫は各齢において十分なサイズに達してから次の齢へと脱皮・変態し，栄養不足などにより成長が遅れた場合には脱皮のタイミングも遅延する。しかし，発生のタイミングが内外の環境によって適応的に制御される機構の全貌は未だに不明のままである。本研究は，昆虫の発生タイミングが個体の内外の環境に対して適応的に制御される仕組みを，PTTH細胞の生理特性の変化に着目して解き明かすことを目的としている。
初年度はPTTH細胞の神経活動を制御するシグナル因子の解析を行った。これまでに実施済のシングルセルRNA-SeqによるPTTH細胞選択的に発現する遺伝子のスクリーニング結果より，Gタンパク質共役型受容体に着目すると，PTTH細胞にはPDF（Pigment-Dispersing Factor）受容体が高発現していることを見出した。これまでのCaイメージングによる神経活動解析から，PTTH細胞は朝，活発に活動し，夕方には活動が低下するといった概日制御があることを見出していていたことや，PDFは朝を知らせるシグナル因子であることがショウジョウバエを用いた研究で明らかとなっていたことから，PTTH細胞の活動性をPDFが概日制御すると仮説を立て，更なる解析を行った。
CaイメージングによってPTTH細胞をPDFペプチドで刺激した際の応答を解析したところ，PDFペプチドはPTTH細胞の神経活動を誘発することを見出した。また，抗PDF抗体を用いた免疫組織化学により，PDF発現神経はPTTH神経の線維がある脳領域に神経線維を伸ばしており，両者の間に神経接続がある可能性が認められた。さらに上記の仮説を検証する目的で，現在，PDFおよびPDF受容体のノックアウト系統をCRISPR/Cas9によって作出している。今後，これらのノックアウト系統を用いることで，PTTH細胞の神経活動への影響を検討する予定である。
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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
本研究の最大目標であるPTTH細胞の神経活動を制御するシグナル系としてPDFを候補として同定することができた。さらにCaイメージングや免疫組織化学によって，PDF経路がPTTH細胞の神経活動を概日制御するシグナルである可能性を支持する結果が得られた。これらの結果をもとにPDFシグナル経路のノックアウトによって仮説の検証をさらに進めている。以上の点から、順調に進捗していると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
まず現在PTTH細胞の刺激に用いているPDFペプチドの濃度が1マイクロMと比較的高濃度であるので，様々な濃度でPTTH細胞の応答性を検討し，dose-response関係からEC50となる濃度を検討する。これによってPDFが神経伝達物質的に作用しているのか，それともホルモン様に作用しているのかということを明らかにする。
次にPDFおよびPDF受容体のノックアウト系統を作出しているので，これらの系統において発生タイミングやPTTH細胞の神経活動にどのような影響があるか調べ，PDFシグナルが発生タイミングの制御に与える影響を検討する。
光及び化学遺伝学的手法（チャネルロドプシンやDREADD）によってPTTH細胞の神経活動を任意のタイミングで制御することが出来る系統を作出したので，幼虫の様々な時期にPTTH細胞の神経活動を活性化や抑制し，血中エクジソン濃度や発生タイミングに与える影響を調べる。また，絶食や栄養素制限食などによる栄養状態の操作と組み合わせ，適応的な脱皮タイミング制御に及ぼす影響を明らかにする。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
カイコの飼育に必要な餌やジェノタイピングに用いる試薬を節約するなどした結果，少額の次年度使用が発生した。これは餌や試薬の購入タイミングによるものであり，今年度の予算と合わせて計画通り使用する予定である。
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