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。

即使在冷冻后冻结后可以在相对较高的0°C低于0°C的情况下冻结后可以生存的所谓抗药昆虫。这是因为，如果极端的过冷条件破裂，突然冷却会导致细胞内冷冻，并且死亡的可能性会增加。为了避免这种风险，许多抗霜冻的昆虫在体内产生冰核，可积极诱导冷冻，并在相对较高的温度低于0°C的情况下冷冻它们，以避免细胞内冷冻。但是，关于这种冰核有许多未知数。在冬季，体内大量甘油的积累，增强其低温耐受性，并能够承受高达-25°C。另一方面，在越冬期间，超冷点在约-14°C左右几乎恒定。结果，幼虫是抗霜冻的昆虫，人们认为，通过体内有冰核，它在冬季表现出近乎恒定的超冷点。因此，鉴定出冰核在若虫的幼虫中的位置，并提取和纯化。当解剖后测量每个组织的超冷点时，休眠幼虫的肌肉超冷点是肌肉中最高的，并且与所有昆虫的超冷点一致。也就是说，人们认为冰核主要存在于肌肉中。通过热处理（100°C，5分钟）和蛋白酶处理将冰晶核禁用。当将表面活性剂（LDS）应用于去除被认为不含冰核的体液后从组织中制备的细胞膜时，观察到冰核的溶解度。结果，人们认为冰核是细胞膜中存在的膜蛋白。此外，对溶解的制剂进行了凝胶过滤，以获得不同分子量的八个蛋白质部分。其中，分子量为50-80 K的蛋白质分数具有冰核活性。目前，蛋白质分数得到进一步纯化，并使用高性能液相色谱分析结构。