ミツバチの脳に感染し、攻撃行動を誘発する新種のピコルナウイルスに関する研究

一种感染蜜蜂大脑并诱发攻击行为的新型小核糖核酸病毒的研究

• 批准号: 15657019
• 负责人: 久保 健雄
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15657019/
• 关键词: ミツバチ; 攻撃行動; 利他的行動; 脳; ウイルス; 社会性昆虫; 感染; 遺伝子

ミツバチは社会性昆虫であり、女王蜂(生殖カースト)が専ら産卵し、働き蜂(労働カースト)は育児や門番、採餌などの労働に携わる。ミツバチの働き蜂の天敵への攻撃行動は、自身が死亡する可能性が高い点で利他行動の代表例である。本研究では、働き蜂の攻撃行動を規定する分子的基盤を解析する目的で、攻撃的な働き蜂の脳で選択的に発現する遺伝子を検索した結果、攻撃蜂の脳に選択的に感染している新規なRNAウイルスを同定した。最初に、囮であるオオスズメバチに攻撃を仕掛けた働き蜂(攻撃蜂)と、スズメバチから逃避した働き蜂(逃避蜂)を採集し、それぞれの脳からRNAを抽出した。Differential display法により、攻撃蜂の脳に選択的に存在するRNAを検索した結果、kakugoと命名したRNAを同定した。cDNAクローニングの結果、kakugo RNAは様々なピコルナ様ウイルスのポリプロテインと有意な相同性を示すタンパク質をコードすることが判明した。このことは、kakugo RNAが新規なウイルスのゲノムRNAであり、攻撃蜂の脳はこのウイルスに感染していることを示唆している。また、攻撃蜂の細胞粗抽出液をショ糖密度勾配遠心により分離したところ、kakugo RNAは遊離のmRNAの他、ウイルス粒子に相当する分画にも検出された。さらに、攻撃蜂の細胞粗抽出液を非感染の働き蜂に注射したところ、3日後の脳でkakugo RNAが増幅していることが判明した。このことは、kakugo RNAが確かに感染性のあるウイルス粒子を形成することを示唆している。さらに、kakugoウイルスは攻撃蜂の脳では検出される一方で、育児蜂や採餌蜂では検出されず、攻撃行動とkakugoウイルスの感染が密接に関連することが示された。本研究は、動物の本能的な攻撃行動とウイルス感染が関連することを最初に示唆した点で学術的に価値が高い。

蜜蜂是社会昆虫，只有皇后（生殖种姓）仅产卵，而工人（劳动种姓）则从事育儿，守门和觅食等劳动。蜜蜂对天然敌人的蜜蜂“蜜蜂”的攻击是无私行为的典型例子，因为它们可能会死。在这项研究中，我们搜索了在侵略性工人蜜蜂的大脑中有选择性表达的基因，目的是分析定义工人侵略行为的分子基础，并确定了一种选择性地感染攻击蜜蜂大脑的新型RNA病毒。首先，我们收集了工人蜜蜂（攻击蜜蜂），袭击了诱饵，男性大黄蜂和工人蜜蜂（逃脱的蜜蜂），从黄蜂逃脱，然后从每个大脑中提取了RNA。使用微分显示方法，在攻击蜜蜂大脑中有选择地存在的RNA被识别为RNA。 cDNA克隆表明，卡库戈RNA编码一种蛋白质，该蛋白质与各种picorna样病毒的多蛋白表现出重要的同源性。这表明Kakugo RNA是一种新型的病毒基因组RNA，并且发作蜜蜂的大脑被该病毒感染。此外，当通过蔗糖密度梯度离心分离蜜蜂中的粗细胞提取物时，在游离mRNA以及与病毒颗粒相对应的馏分中检测到了kakugo RNA。此外，当将蜜蜂的粗细细胞提取物注射到未感染的工人蜜蜂中时，发现三天后的大脑在大脑中会放大kakugo RNA。这表明Kakugo RNA当然形成了传染性病毒颗粒。此外，虽然在攻击蜜蜂的大脑中检测到卡库戈病毒，但在育儿或觅食蜜蜂中未检测到它，表明侵略性行为和与卡库戈病毒感染的感染密切相关。这项研究具有学术价值，因为它首先提出病毒感染与动物的本能侵略行为有关。