新しい外骨格硬化の仕組み：デュアルオキシダーゼ（Duox）による架橋形成

新的外骨骼硬化机制：双氧化酶（Duox）形成交联

基本信息

批准号：
22KJ2547
负责人：
萩原翠唯那
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Tokyo Metropolitan 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 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

昆虫外骨格は、高い耐久性を有しており、これが昆虫の様々な環境への適応に大きく寄与している。外骨格硬化にはラッカーゼと呼ばれるマルチ銅酸化酵素の関与が定説化されているが、予備実験のデータからデュアルオキシダーゼ（duox）と呼ばれる別の酸化酵素も、外骨格硬化に関与している可能性が考えられていた。そこで、本研究ではキイロショウジョウバエを用いて、duoxによる外骨格硬化のメカニズムを解明することを目的とした。Gal4/UAS強制発現システムを用いて、表皮細胞特異的にduox遺伝子をノックダウンしたところ、幼虫特有の外骨格構造であるマウスフック先端が破損する表現型が観察された。これらの結果から、duoxの発現低下と組織の強度低下との間の相関が示唆された。Duoxは細胞膜に局在し、細胞外における活性酸素種の産生を触媒する。Duoxによってつくられる活性酸素種はタンパク質表面のチロシン残基に作用し、その結果チロシン残基同士が共有結合的に架橋する構造であるジチロシンが形成されるが、これが外骨格成分のポリマー化に寄与していると考えられている。現在、表皮細胞で発現する新たなGal4系統を作製したため、Duoxが触媒する酸化反応の局在をライブで可視化する準備も進めている。ここでは、Duoxが産生する活性酸素種による酸化を受けて蛍光波長が変化するレポータータンパク質を利用し、Duox依存的に外骨格硬化が起きる場所やタイミングのモニターを予定している。

昆虫外骨骼非常耐用，这极大地有助于昆虫对各种环境的适应。尽管在外骨骼固化中已经建立了称为漆酶的多振氧化酶的参与，但人们认为，基于初步实验的数据，也认为另一种称为双氧化酶（DUOX）的氧化酶也可能参与外骨骼固化。因此，在这项研究中，目的是阐明Duox使用果蝇Melanogaster通过Duox僵硬的机理。当使用GAL4/UAS强制表达系统特别击倒Duox基因时，观察到表皮细胞特异性外骨骼结构破坏了小鼠钩尖端，这是一种幼虫特异性的外骨骼结构。这些结果表明DUOX表达降低与组织强度降低之间存在相关性。 Duox位于细胞膜上，并催化细胞外活性氧的产生。 DUOX ACT产生的活性氧对蛋白质表面的酪氨酸残基产生，导致二甲氨氨酸的形成，依然罗宁的结构是共价交联的结构，被认为有助于外骨骨骼成分的聚合。目前，我们创建了一种新的GAL4菌株，该菌株在表皮细胞中表达，并且我们还准备可视化Duox在实时可视化中催化的氧化反应的定位。在这里，我们计划使用报告蛋白，其荧光波长由于Duox产生的活性氧氧化而变化，并以Duox依赖性方式监测外骨骼的位置和时机。