Functional analysis of the BmNRF6 gene family involved in lifespan of the silkworm

家蚕寿命相关BmNRF6基因家族的功能分析

• 批准号: 21H02202
• 负责人: 伊藤 克彦
• 金额: $ 9.73万
• 依托单位: Tokyo University of Agriculture and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H02202/
• 关键词: カイコ; 突然変異; 致死; 寿命; ゲノム編集

カイコにおいて致死や寿命に関わる突然変異体は数多く発見されているものの、遺伝子レベルで明らかになった例は少ない。我々はこれまで、「幼虫の孵化直後の致死」および「成虫の寿命」に関わる2つの変異体の解析を進め、これらがそれぞれBmNRF6遺伝子ファミリーに所属する遺伝子によって制御されていることを発見した。NRF6遺伝子は、線虫とショウジョウバエで薬剤応答や成虫寿命等に関わることが報告されているが、これら以外には詳細な報告はない。またカイコのゲノム上には、我々が明らかにしたこれら2つの遺伝子の他に16種類のBmNRF6遺伝子が存在するが、それらの機能も未知である。そこで本研究では、BmNRF6遺伝子ファミリーがカイコの生理機能へ及ぼす影響を調べることで、チョウ目昆虫の生存にとってのNRF6遺伝子の役割を明らかにすることを目的とする。「幼虫の孵化直後の致死」に関わる変異体“死蟻蚕”の原因遺伝子は脂肪体で高発現していることから、エネルギー代謝異常により生命活動を維持できなくなることで致死 (飢餓)しているという仮説を立てた。そこで変異体と正常個体間のエネルギー代謝関連物質 (グリセロール量およびトリグリセリド量)の定量法の確立し、比較検討した。その結果、両者におけるエネルギー代謝関連物質の経時的変化をモニタリングすることに成功した。「成虫の寿命」に関わる変異体“成虫短命”においては、ゲノム編集により候補遺伝子の欠損系統を作出することに成功した。また、“他のBmNRF6遺伝子群”の解析においては、これまで4種類のBmNRF6に着目し、それらの様々な組織 (脳、神経、絹糸腺、精巣、卵巣、脂肪体、マルピギー管、前腸、中腸、後腸)における遺伝子の発現パターンを明らかにすることに成功した。

尽管在家蚕中发现了许多与致死性和长寿相关的突变体，但在基因水平上得到阐明的病例却寥寥无几。到目前为止，我们已经分析了与“幼虫孵化后立即死亡”和“成虫寿命”相关的两种突变体，并发现它们中的每一种都受到属于 BmNRF6 基因家族的基因的调节。据报道，NRF6基因参与线虫和果蝇的药物反应和成年寿命，但除此之外，还没有详细的报道。除了我们已经鉴定的这两个基因外，家蚕基因组中还有其他16个BmNRF6基因，但它们的功能也未知。因此，本研究的目的是通过研究BmNRF6基因家族对家蚕生理功能的影响，阐明NRF6基因在鳞翅目昆虫生存中的作用。负责“幼虫孵化后立即死亡”的变异“死蚁虫”的基因在脂肪体内高表达，因此因能量代谢异常而无法维持生命活动而变得致命（饥饿）我假设有。因此，我们建立了突变体和正常个体之间能量代谢相关物质（甘油和甘油三酯）的定量方法，并进行了比较研究。结果，我们成功地监测了两者中能量代谢相关物质随时间的变化。对于与“成体寿命”相关的“成体短命”突变体，我们通过基因组编辑成功创建了缺乏候选基因的品系。此外，在“其他BmNRF6基因组”的分析中，我们重点关注了四种类型的BmNRF6，并在各个组织（脑、神经、丝腺、睾丸、卵巢、脂肪体、马氏小管、前肠、我们成功地阐明了中肠和后肠的基因表达模式。

项目成果

クワコおよびカイコの幼虫に寄生する寄生蜂 (Protapanteles sp.)の生態

寄生蚕及蚕幼虫的寄生蜂（Protapanteles sp.）的生态学

• 发表时间: 2022
• 作者: 荒川和晴(編者);宮本真理(編者);河野暢明(第2章);小野祥児・前藤薫・横山岳・伊藤克彦
• 通讯作者: 小野祥児・前藤薫・横山岳・伊藤克彦

カイコ濃核病ウイルスに対する宿主カイコの抵抗性機構

寄主家蚕对家蚕高核病毒的抗性机制

• 发表时间: 2021
• 作者: Fujime;N.;Kumagai;T.;Egusa;T.;Momiyama;H. and Uchiyama;Y.;鈴木丈詞;伊藤克彦
• 通讯作者: 伊藤克彦

単為発生蚕の発生遺伝学的解析

孤雌蚕的发育遗传分析

• 发表时间: 2021
• 作者: Tatsumi Chikae;Taniguchi Takeshi;Du Sheng;Chen Qiuwen;Yamanaka Norikazu;Otsuki Kyoichi;Tateno Ryunosuke;長田はるな・伊藤克彦・横山岳
• 通讯作者: 長田はるな・伊藤克彦・横山岳

特集：「カイコ突然変異体の原因遺伝子の単離とその利用について考える」にあたって

专题：“考虑蚕突变体致病基因的分离及其利用”

• 发表时间: 2022
• 期刊: 蚕糸・昆虫バイオテック
• 作者: 河合真美;早川卓志;北夕紀;吉岡基;大泉宏;中原史生;斎野重夫;山田格;三谷曜子;伊藤克彦
• 通讯作者: 伊藤克彦

カイコ発育遅延D突然変異体の胚致死形質に関わる原因遺伝子の単離

家蚕发育迟缓D突变体胚胎致死致病基因的分离

• 发表时间: 2023
• 作者: 永野裕大・横井智之・宮下 直;青木宗也，横山岳，伊藤克彦
• 通讯作者: 青木宗也，横山岳，伊藤克彦