カイコにおける体色突然変異の原因遺伝子のクローニングと体色発現機構の解明

家蚕体色突变基因的克隆及体色表达机制的阐明

基本信息

批准号：
07F07427
负责人：
嶋田透
金额：
$ 1.47万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

カイコの幼虫の正常体色は白であるが、突然変異「黄体色」(lemon)では全身が黄色を呈する。類似の変異である「黄体色致死」(lemon lethal)は2齢幼虫が濃黄色を呈し、摂食ができずに致死する。両者の黄色色素は、キチョウの翅の色素と同じキサントプテリンである。本研究では、この突然変異の原因がセピアプテリン還元酵素(SPR)の遺伝子の構造に異常が起きた結果、SPRの酵素活性が顕著に低下するためであることを明らかにした。SPRは、チロシン水酸化酵素などの補酵素として使われるテトラヒドロビオプテリン(BH4)を合成する酵素であり、SPRの欠損はヒトや哺乳類でも発達障害や運動障害などの重篤な症状を引き起こす。lemon lethal変異体にBH4を経口投与して治療を試みた結果、2齢幼虫が餌を食えるようになって成長をし、個体によっては成虫にまで達した。また、同様にドーパミンを経口投与したところ、やはり2齢幼虫で摂食ができるようになって成長した。これらの結果から、lemon lethalの致死の原因は、BH4の不足によってチロシン水酸化酵素の活性が低下し、ドーパミンの生産量が低くなったために、摂食行動に必要な神経活動ができないことであると結論した。また、トランスジェニック技術を用いてSPR遺伝子をlemon変異体へ導入したところ、黄体色から白色のカイコへ戻ることが分かった。これによって、SPR遺伝子こそがlemon形質の原因であることを証明するとともに、SPRは形質転換のマーカー遺伝子としても有用であることが分かった。

正常的蚕幼虫体色是白色的，但突变体“柠檬”则全身呈黄色。类似的突变“柠檬致死”会导致二龄幼虫变成深黄色，使它们无法进食并导致死亡。两者中的黄色色素都是黄蝶呤，与黄色蝴蝶翅膀中的色素相同。在这项研究中，我们发现这种突变的原因是墨蝶呤还原酶（SPR）基因的结构异常，导致SPR酶活性显着降低。 SPR是合成四氢生物蝶呤（BH4）的酶，四氢生物蝶呤是酪氨酸羟化酶等的辅酶。SPR缺乏会导致人类和哺乳动物出现发育障碍和运动障碍等严重症状。当我们尝试通过口服BH4来治疗柠檬致死突变体时，二龄幼虫能够进食并生长，有些个体甚至达到了成年。同样，当口服多巴胺时，二龄幼虫就能够进食并生长。这些结果表明，柠檬致死的原因是缺乏 BH4 降低了酪氨酸羟化酶的活性并降低了多巴胺的产生，从而阻止了摄食行为所需的神经活动。此外，当利用转基因技术将SPR基因导入柠檬突变体时，发现蚕从黄色回复到白色。这证明了SPR基因是柠檬性状的原因，也表明SPR可用作转化的标记基因。

项目成果

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Prominent down-regulation of storage protein genes after bacterial challeng in eri-silkworm,Samia cyntha ricini

细菌攻击后蓖麻蚕储存蛋白基因显着下调

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yan Meng; Naoko Omuro; Shunsuke Funaguma; Takaaki Daimon; Shinpei Kawaoka; Susumu Katsuma;Toru Shimada
通讯作者：
Toru Shimada

Abnormal red body coloration of the silkworm, Bombyx mori, is caused by a mutation in a novel kynureninase

家蚕（Bombyx mori）异常的红色身体颜色是由一种新型犬尿氨酸酶突变引起的

DOI：
发表时间：
2009
期刊：
影响因子：
0
作者：
Meng; Y.; Katsuma; S.; Mita; K.; Shimada; T.
通讯作者：
T.

yellow and ebony are the responsible genes for the larval color mutants of the silkworm Bombyx mori

黄色和乌木色是家蚕幼虫颜色突变体的负责基因

DOI：
发表时间：
2009
期刊：
影响因子：
0
作者：
Futahashi; R. *; Sato; J. *; Meng; Y. *; Okamoto; S.; Daimon; T.; Yamamoto; K.; Suetsugu; Y.; Narukawa; J.; Takahashi; H.; Banno; Y.; Katsuma; S.; Shimada; T.; Mita; K.; Fujiwara; H. (* These authors contributed equally to this work)
通讯作者：
H. (* These authors contributed equally to this work)

The Silkworm Mutant lemon (lemon lethal) Is a Potential Insect Model for Human Sepiapterin Reductase Deficiency*

DOI：
10.1074/jbc.m900485200
发表时间：
2009-04-24
期刊：
Journal of Biological Chemistry
影响因子：
4.8
作者：
Y. Meng;S. Katsuma;T. Daimon;Y. Banno;K. Uchino;H. Sezutsu;T. Tamura;K. Mita;T. Shimada
通讯作者：
T. Shimada

Identification and characterization of globin genes from two lepidopteran insects, Bombyx mori and Samia cynthia ricini

两种鳞翅目昆虫（家蚕和蓖麻）球蛋白基因的鉴定和表征