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2021 年度 実績報告書

新奇な構造を持つSOD遺伝子のドーパミン生合成の制御メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 19J21971
研究機関東京農工大学

研究代表者

西子 まあや  東京農工大学, 大学院連合農学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2019-04-25 – 2022-03-31
キーワードSOD / コクヌストモドキ / 抗酸化酵素 / RNAi / スーパーオキシドジスムターゼ
研究実績の概要

新奇な構造を持つコクヌストモドキSOD遺伝子(TcSOD6遺伝子)は、脊椎動物における細胞外分泌型SOD(EC-SOD、SOD3)と同じ起源遺伝子をもつ、昆虫で進化してきた遺伝子であることが推察された。またTcSOD6遺伝子の機能は、神経筋接合が再構築される時期に必要であることが明らかとなった。
コクヌストモドキの発育過程におけるTcSOD6遺伝子の挙動を調べると、蛹期の後半において発現が顕著に増加する。また、蛹の時期にTcSOD6遺伝子の機能を抑制すると、コクヌストモドキの成虫は、脚を正常に動かせなくなる。このメカニズムを明らかにするために、TcSOD6遺伝子の機能を抑制した個体の脚の内部構造を詳しく観察した。また、TcSOD6のタンパク質レベルでの発現を検討した。さらに、TcSOD6が蛹期に関与する分子メカニズムを解明するために、トランスクリプトーム解析によって、発現が変動した遺伝子を調べた。
電子顕微鏡により、コクヌストモドキの脚の神経を観察すると、TcSOD6遺伝子の機能を抑制したコクヌストモドキは、正常な神経軸索形成が阻害されていた。この変化は、TcSOD6遺伝子の機能を抑制したコクヌストモドキに共通して見られた。
コクヌストモドキ蛹の体液タンパク質および全身を使った抽出タンパク質を用いて、タンパク質の発現を解析すると、TcSOD6は蛹体液中に分泌されていることが明らかとなった。コクヌストモドキ脚部のパラフィン切片の免疫染色によって、TcSOD6の局在を検討すると、脚部筋肉の周辺に局在することが明らかとなった。
昆虫の変態において、神経筋接合が再構築される仕組みは、現在でもその分子機構を明らかにするために多くの研究が行われている。本研究が更に進展すれば、昆虫が諸刃の剣である活性酸素を蛹化開始の分子機構に組み込み、進化・繁栄してきた理由に迫ることができる。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Superoxide dismutase 6 is required during metamorphosis for the development of properly movable legs in Tribolium castaneum2022

    • 著者名/発表者名
      Nishiko Maaya、Sakamoto Takuma、Mun Seulgi、Noh Mi Young、Arakane Yasuyuki、Kanost Michael R.、Arai Katsuhiko、Tabunoki Hiroko
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41598-022-10166-3

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] The novel SOD gene with the unique structure in Tribolium castaneum regulates the neuron remodeling in metamorphosis.2022

    • 著者名/発表者名
      西子 まあや、 新井 克彦、 天竺桂 弘子
    • 学会等名
      第66回日本応用動物昆虫学会大会
  • [学会発表] コクヌストモドキ SOD6 遺伝子は運動神経軸索形成を制御する2021

    • 著者名/発表者名
      西子まあや、坂本卓磨、新井克彦、天竺桂弘子
    • 学会等名
      第6回 蚕糸・昆虫機能利用関東学術講演会

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公開日: 2022-12-28  

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