ニカメイガ幼虫の氷晶核に関する研究

日本甲虫幼虫冰晶核的研究

基本信息

批准号：
01560053
负责人：
積木久明
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Okayama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1989
资助国家：
日本
起止时间：
1989 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01560053/
关键词：
ニカメイガ氷晶核膜タンパク質耐凍性過冷却点筋肉表皮

项目摘要

凍結しても融解後に生存できるいわゆる耐凍性型の昆虫は、しばしば0℃以下の比較的高い温度で凍結する。これは、極端な過冷却状態が破れると急激な冷却が起こり、細胞内凍結が発生し、死に至る可能性が高くなるからである。このような危険性を回避するため、耐凍性型の多くの昆虫は、凍結を積極的に誘導する氷晶核を体内に作り出し、0℃以下の比較的高い温度で凍結することにより、細胞内凍結を回避している。しかし、この氷晶核について不明な点が多い。ニカメイガ幼虫は冬期体内に多量のグリセロ-ルを蓄積することにより、低温耐性が強化され、-25℃まで耐えることができた。一方、その過冷却点は越冬中-14℃前後でほぼ一定であった。この結果、ニカメイガ幼虫は耐凍性型の昆虫であり、体内に氷晶核を持つことにより、冬期ほぼ一定の過冷却点を示すものと考えられる。そこで、ニカメイガ幼虫における氷晶核の存在部位を特定するとともに、抽出、精製を行った。解剖して取り出した各組織の過冷却点を測定したところ、休眠幼虫では筋肉の過冷却点が最も高く、しかも全虫体の過冷却点と一致していた。即ち、氷晶核は主に筋肉に存在していると考えられる。この氷晶核は、熱処理(100℃、5分)やプロテア-ゼ処理で活性の失活がみられた。氷晶核が存在しないと考えられる体液を除いた後の組織から調整した細胞膜に、界面活性剤(LDS)を作用させたところ、氷晶核の可溶化がみられた。これらの結果、氷晶核は細胞膜に存在する膜タンパク質と考えられる。そこでさらに、この可溶化標品をゲル濾過したところ、分子量の異なった8個のタンパク質画分が得られた。その内の分子量50〜80Kダルトンのタンパク質画分が氷晶核の活性を有していた。現在、高速液体クロマトグラフィを用いて、このタンパク質画分をさらに精製し、構造を解析中である。

所谓耐冻昆虫，可以冷冻并在解冻后存活，通常在0℃以下的较高温度下冷冻。这是因为当极端过冷状态被打破时，会发生快速冷却，导致细胞内冻结，从而增加死亡的可能性。为了避免这种风险，许多抗冻昆虫会在体内产生主动诱导冻结的冰晶核，并通过在0°C以下的相对较高温度下进行冻结，使细胞内部避免冻结。然而，关于这些冰晶核还有很多未知之处。若虫幼虫越冬时体内积累大量甘油，耐低温能力增强，能耐受-25℃的低温。另一方面，整个冬季其过冷点几乎稳定在-14℃左右。因此，人们认为若虫蛾幼虫是一种抗冻昆虫，由于体内有冰晶核，它在冬季表现出几乎恒定的过冷点。因此，我们确定了日本幼虫体内冰晶核的位置，并对其进行了提取和纯化。当我们测量每个解剖组织的过冷点时，我们发现在休眠幼虫中，肌肉的过冷点最高，并且与整条虫体的过冷点重合。换句话说，冰晶核被认为主要存在于肌肉中。通过热处理（100℃，5分钟）和蛋白酶处理使这些冰晶核的活性失活。当将表面活性剂(LDS)施加到从被认为不存在冰晶核的体液去除后的组织制备的细胞膜上时，冰晶核被溶解。这些结果表明冰晶核是存在于细胞膜中的膜蛋白。然后，当将该溶解的样品进一步进行凝胶过滤时，获得了具有不同分子量的八种蛋白质级分。其中，分子量为50至80K道尔顿的蛋白质级分具有冰晶成核活性。我们目前正在使用高效液相色谱来进一步纯化这种蛋白质组分并分析其结构。