Molecular evolution of odorant receptors in herbivorous Drosophilidae

草食性果蝇科气味受体的分子进化

基本信息

批准号：
22K20565
负责人：
松永光幸
金额：
$ 1.83万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-08-31 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K20565/
关键词：
嗅覚ショウジョウバエ感覚子電気生理

项目摘要

動物の種の多様性はその運動の多様性によって加速されてきた。一般に運動の出力には正しい感覚の入力が必要とされる。そのうち嗅覚は危険情報や食べ物、またはパートナーを探す上で必須であるために、最も重要な感覚の一つである。特に多様性の激しい植食性昆虫にとって、自分の宿主が発する匂いを正しくかぎ分けることが必要とされるために、嗅覚受容体の進化は早く多様化が激しい。本研究は嗅覚受容体をモデルとしてどのように機能進化が生じるかを研究している。本研究では微生物食であるキイロショウジョウバエ、コフキヒメショウジョウバエ、植食性のキイロヒメショウジョウバエ（以下ヒメと呼ぶ）をモデルとして用いている。これまでの私自身の電気生理学的手法を用いた研究から、嗅覚受容体Odorant receptor 42a (Or42a)がヒメの宿主であるアブラナ科の匂い物質マスタードオイルに強く反応することを示している。本年はヒメのトランスクリプトーム解析によってOr42aが嗅覚器官において強く発現していることを明かにした。続いて、AlphaFoldを用いてOr42aの3D構造を予測し、機能進化に貢献したかアミノ酸の候補を見出した。さらにこれらのアミノ酸を置換したキメラOr42aを作製し、機能解析を行うことで、たった二つのアミノ酸の置換が機能進化を引き起こしたことを明かにした。以上の結果をカリフォルニアで開催されたAmerican Physiological Society学会で発表し、Traverl Awardを獲得した。また結果の一部をBrandeis大学のPeraez博士に提供することで、博士が先導するbioRxiv論文に共著者として貢献した。

动物活动的多样性加速了动物物种的多样性。一般来说，电机输出需要正确的感官输入。其中，嗅觉是最重要的感官之一，因为它对于寻找危险信息、食物或伴侣至关重要。特别是高度多样化的食草昆虫需要能够正确识别宿主发出的气味，因此嗅觉受体快速进化并迅速多样化。这项研究使用嗅觉受体作为模型来研究功能进化是如何发生的。本研究以微生物食性果蝇和果蝇、食草性果蝇（以下简称Hime）为模型。我自己使用电生理技术进行的研究表明，气味受体 42a (Or42a) 对芥末油有强烈反应，芥末油是一种在十字花科中发现的气味剂，十字花科是日本百合花的宿主。今年，我们通过分析日本琥珀鱼的转录组发现Or42a在嗅觉器官中强烈表达。接下来，他们使用 AlphaFold 预测 Or42a 的 3D 结构，并找到可能有助于其功能进化的候选氨基酸。此外，通过创建具有这些氨基酸取代的嵌合 Or42a 并进行功能分析，他们发现仅两个氨基酸的取代就引起了功能进化。上述成果在加州举行的美国生理学会会议上发表，并获得了Traverl奖。此外，通过向布兰代斯大学的 Peraez 博士提供一些结果，我作为合著者为 Peraez 博士领导的 bioRxiv 论文做出了贡献。

项目成果

期刊论文数量（12）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

教授

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Olfactory avoidance of toxic volatile electrophiles is mediated by a broadly tuned olfactory receptor in Drosophila

果蝇对有毒挥发性亲电试剂的嗅觉回避是由广泛调节的嗅觉受体介导的

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Pelaez J.N,;Gloss A.D.;Goldman-Huertas B.;Kim B.;Lapoint R.T.;Pimentel-Solorio G.;Verster K.I.;Aguilar J.M.;Dittrich A.C.M.;Singhal M.;Suzuki H.C.;Matsunaga T.;et al.;Matsunaga T.
通讯作者：
Matsunaga T.

准教授

副教授