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。

蜜蜂是群居昆虫，蜂王（生殖种姓）专门产卵，工蜂（劳动种姓）从事养育、看门和觅食等劳动。蜜蜂攻击天敌的行为是利他行为的典型例子，因为它们自己死亡的可能性很高。在本研究中，为了分析调节工蜂攻击行为的分子基础，我们寻找了攻击性工蜂大脑中选择性表达的基因，发现攻击性工蜂的大脑被选择性感染了A。已鉴定出新型RNA病毒。首先，收集攻击诱饵大黄蜂的工蜂（攻击蜂）和从大黄蜂中逃脱的工蜂（逃跑蜂），并从每只工蜂的大脑中提取RNA。使用差异显示方法，我们搜索了攻击蜜蜂大脑中选择性存在的 RNA，并鉴定了一种我们命名为 kakugo 的 RNA。 cDNA克隆表明，kakugo RNA编码的蛋白质与各种小核糖核酸样病毒的多蛋白具有显着同源性。这表明各号RNA是一种新型病毒的基因组RNA，并且攻击蜜蜂的大脑被这种病毒感染。此外，当通过蔗糖密度梯度离心分离攻击蜜蜂的粗细胞提取物时，不仅在游离mRNA中而且在对应于病毒颗粒的级分中也检测到了各号RNA。此外，当将攻击蜜蜂的粗细胞提取物注射到未受感染的工蜂体内时，三天后发现各号RNA在大脑中扩增。这表明各号RNA确实形成了感染性病毒颗粒。此外，虽然在攻击蜜蜂的大脑中检测到各号病毒，但在培育蜜蜂或觅食蜜蜂中未检测到各号病毒，这表明攻击行为与各号病毒感染密切相关。这项研究具有很高的学术价值，因为它首次提出动物的本能攻击行为与病毒感染之间存在联系。