培養細胞発現系に代わる昆虫の味覚受容体―リガンド解析系の構築

昆虫味觉受体-配体分析系统的构建替代培养细胞表达系统

• 批准号: 22KJ2312
• 负责人: 高井 嘉樹
• 金额: $ 2.33万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2312/
• 关键词: 味覚受容体; 産卵選好性; 宿主選択; カイコガ科の進化; 化学感覚子

当初の目標としては、クワコ（鱗翅目）と寄生バエ（双翅目）について、肢の化学受容体の機能解析を進める予定であったが、採集した寄生バエのコロニー樹立が難しいことから、クワコを用いた「昆虫の味覚受容体―リガンド解析系の構築」に着手した。当初の計画通り、クワコの成虫肢（第5附節）を用いてRNA-seqを行い、味覚受容体の候補遺伝子をリストアップした。なおバイオインフォマティクス解析は、学習院大学の嶋田透教授・李允求助教との共同研究として行った。RNA-seqの結果、味覚受容体候補遺伝子として23遺伝子を見出した。産卵に寄与する味覚受容体遺伝子は、雄成虫よりも雌成虫の発現量が多いと予想される。定量PCRによる解析の結果、9遺伝子が、雄成虫よりも雌成虫において発現量が顕著に多いことが明らかになった。続いて、これらの遺伝子の機能解析を進めるために、ショウジョウバエ口吻で安定的・機能的に遺伝子を発現させる系の確立に着手した。遺伝子組み換え技術を利用して、現在までに、5遺伝子についてトランスジェニック系統の作製に成功している。また樹立したトランスジェニック系統の中から、桑葉の抽出物に応答する（摂食行動を示す）系統を見出すことに成功した。なお野生型のショウジョウバエは、桑葉抽出物に対して摂食行動（吻伸長）を示さないため、摂食行動を示した遺伝子組換え系統に導入されたトランスジーンが、桑の分子を認識する味覚受容体である可能性が高い。加えてクワコ雌成虫の産卵選好性にも寄与している可能性が出てくる。また、トランスジェニック系統の作製と並行して、電気生理学的実験装置の立ち上げを行った。これまでにショウジョウバエ唇弁の感覚子から、シュクロースに対するスパイク信号の記録に成功している。現在、桑葉抽出物に摂食行動を示すトランスジェニック系統から、桑葉抽出物に対するスパイク信号の記録を進めている。

最初的目标是分析静脉曲张栎（鳞翅目）和寄生蝇（双翅目）肢体化学感受器的功能，但由于建立已收集的寄生蝇群体的困难，我们开始了“建设”使用“昆虫味觉受体”的昆虫味觉受体-配体分析系统。按照最初计划，我们使用栎属百合的成年枝（第五个附录）进行了 RNA 测序，并创建了味觉受体候选基因列表。生物信息学分析是与学习院大学Toru Shimada教授和Yungu Lee助理教授共同研究进行的。 RNA-seq的结果，我们发现了23个基因作为味觉受体候选基因。预计有助于产卵的味觉受体基因在雌性成虫中的表达量高于雄性成虫。定量 PCR 分析表明，女性成虫中有 9 个基因的表达水平显着高于男性成虫。接下来，为了对这些基因进行功能分析，我们着手建立一个在果蝇长鼻中稳定、功能性表达这些基因的系统。迄今为止，我们已利用基因重组技术成功创建了五个基因的转基因系。在已建立的转基因品系中，我们还成功找到了对桑叶提取物有反应的品系（显示出摄食行为）。请注意，野生型果蝇不会表现出对桑叶提取物的摄食行为（长鼻延伸），因此引入表现出摄食行为的转基因品系的转基因最有可能识别桑叶分子。此外，它也可能有助于雌性成年鹌鹑的产卵偏好。此外，在创建转基因品系的同时，我们还建立了电生理实验装置。到目前为止，我们已经成功记录了果蝇唇部感器对蔗糖的反应尖峰信号。我们目前正在记录对桑叶提取物响应的尖峰信号，该信号来自转基因品系，该转基因品系表现出对桑叶提取物的摄食行为。