昆虫概日時計の分子出力機構の解明

阐明昆虫生物钟的分子输出机制

基本信息

批准号：
19F19737
负责人：
後藤慎介
金额：
$ 0.7万
依托单位：
Osaka City University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-11-08 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19F19737/
关键词：
昆虫概日時計光周性

项目摘要

概日時計の出力に関わる遺伝子として，神経ペプチド遺伝子を５つ，受容体を３つ，そして神経伝達物質として働くアミノ酸そしてモノアミンの関連遺伝子（以後，神経伝達物質関連遺伝子）2つに注目した．当該遺伝子の二本鎖RNAを短日条件で飼育した羽化直後のメス成虫に1 μg注射し，長日条件と短日条件に振り分けて20日間飼育した．なお，上記10遺伝子の二本鎖RNAを合成したものの，実際に注射実験を行えたのはそのうちの7つ（神経ペプチド遺伝子と神経伝達物質関連遺伝子）のみであった．神経ペプチド遺伝子の二本鎖RNAの注射により当該遺伝子の発現は大きく抑制され，そのmRNA量は無処理に比べて1/8～1/145になった．同様に，神経伝達物質関連遺伝子のmRNA量も二本鎖RNAの注射により低下した．しかし，その抑制は弱く，無処理個体に比べて1/4～1/6程度のmRNA量であった．予想に反して，二本鎖RNA注射による卵巣発達への影響は見られなかった．しかし，神経伝達物質として働くアミノ酸関連遺伝子の発現抑制においては，本来卵巣発達が起きない短日条件下で無処理個体の卵巣発達が6％（n = 16）であったのに対し，二本鎖RNA注射個体では25%であった（n = 17）．この割合は統計的には有意ではないものの，本遺伝子の発現抑制が卵巣発達を誘導する可能性が考えられる．また，卵巣を発達させた無処理個体では産卵は起こらなかったが，二本鎖RNA注射において卵巣を発達させた個体は産卵も行った．キイロショウジョウバエにおいては，この遺伝子が関連するアミノ酸は概日時計細胞間での連絡を担うと考えられている（King and Sehgal, 2020）．ホソヘリカメムシにおいても，複数の概日時計の細胞間でのやり取りを通して日長を読み取っている可能性が考えられる．

我们专注于五个神经递质和单胺的神经肽基因，三个受体和两个相关基因（以下称为神经递质相关基因）。将1μg的基因双链RNA注入成年女性，这些女性刚刚在短期条件下出现，并将长期和短期条件分为20天。尽管合成了以上10个双链RNA的基因，但实际上只有7个（神经肽基因和与神经递质相关的基因）实际上能够进行注射实验。通过注入神经肽基因的双链RNA，该基因的表达极大地抑制了，与未处理的基因相比，mRNA的量为1/8至1/145。同样，通过注射双链RNA减少神经递质相关基因中的mRNA量。但是，与未经治疗的个体相比，抑制作用较弱，mRNA量约为1/4至1/6。与预期相反，未观察到双链RNA注射对卵巢发育的影响。然而，在抑制充当神经递质的氨基酸相关基因的表达时，在短日不正常发生的短期内发生的短期情况下，未经处理的个体的卵巢发育为6％（n = 16），而25％的个体则注射了双型RNA（n = 17）。尽管该百分比在统计上并不显着，但抑制该基因的表达可能会引起卵巢发育。此外，尽管未经处理的发达卵巢的个体没有出现卵子，但通过注射双链RNA也产生了发达卵巢的个体也产卵。在果蝇中，与该基因相关的氨基酸被认为是昼夜节律细胞之间通信的原因（King和Sehgal，2020年）。在臭虫中，可能会通过多个昼夜节钟之间的交换来读取光周期。