Analysis of lethal stress response in insects

昆虫致死应激反应分析

• 批准号: 22KJ0339
• 负责人: 松村 崇志
• 金额: $ 3.08万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0339/
• 关键词: 昆虫; ストレス; 個体死; 転写因子; プロテアーゼ; 活性酸素; カスパーゼ; 神経系

Phae1は新規ストレス応答性プロテアーゼである。Phae1の発現を制御するシグナル経路を同定するために、前年度の研究により樹立したレポーターアッセイシステム(Phae1>luc)を用いて低分子化合物の阻害剤スクリーニングを行った。その結果、mTOR(mammalian target of rapamycin)の阻害剤として知られているラパマイシンの処理によって、ストレス誘導性のPhae1の発現および細胞死誘導が抑制されることを見出した。つぎに、神経系特異的にmTORをノックダウンした場合、致死的な高温ストレス後の生存率が、野生型の個体よりも高くなることが分かった。以上の結果から、ストレスによって誘導されるPhae1の発現量はmTOR経路によって制御されている可能性が示唆された。また、転写因子zesteはPhae1の遺伝子発現を制御する転写因子である。本年度は、大腸菌を用いてzesteの組み換えタンパク質を調整した。さらにこの組み換えタンパク質を用いてゲルシフトアッセイを行い、ZesteのDNA結合領域がPhae1のプロモーター領域に結合し、DNA-Zesteタンパク質複合体が形成されることを明らかにした。続いてPhae1のプロモーター領域中のzeste結合モチーフの配列に変異を生じさせた場合、DNAとZesteタンパク質の複合体は形成されなくなった。以上の結果から、ZesteはPhae1プロモーター領域に直接結合することで、ストレス後のPhae1の発現量を制御していることが示唆された。

Phael 是一种新型的应激反应性蛋白酶。为了确定控制Phael表达的信号通路，我们利用前一年研究建立的报告基因检测系统（Phae1>luc）筛选了低分子化合物的抑制剂。结果，我们发现用雷帕霉素（一种已知的 mTOR（哺乳动物雷帕霉素靶点）抑制剂）治疗可抑制应激诱导的 Phae1 表达和细胞死亡诱导。接下来，我们发现，当神经系统中的 mTOR 被特异性敲除时，致命高温应激后的存活率高于野生型个体。这些结果表明应激诱导的 Phae1 表达水平可能受 mTOR 通路控制。此外，转录因子zeste是控制Phae1基因表达的转录因子。今年，我们利用大肠杆菌制备了重组zeste蛋白。此外，使用该重组蛋白进行凝胶位移测定，结果表明Zeste的DNA结合区与Phae1的启动子区结合，形成DNA-Zeste蛋白复合物。随后，当Phae1启动子区域的zeste结合基序序列发生突变时，DNA和Zeste蛋白之间的复合物不再形成。这些结果表明，Zeste 通过直接结合 Phae1 启动子区域来控制应激后 Phae1 的表达水平。

项目成果

個体死誘導に関わるキイロショウジョウバエ新規ストレス応答性プロテアーゼの同定と機能解析

果蝇中参与诱导个体死亡的新型应激反应性蛋白酶的鉴定和功能分析

• 发表时间: 2021
• 作者: Takashi Matsumura, Masasuke Ryuda;Hitoshi Matsumoto;Takumi Kamiyama;Shu Kondo;Yoichi Hayakawa and Ryusuke Niwa
• 通讯作者: Yoichi Hayakawa and Ryusuke Niwa

Identification and characterization of a novel stress response protease that mediates organismal death induction in Drosophila melanogaster

介导果蝇有机体死亡诱导的新型应激反应蛋白酶的鉴定和表征

• 发表时间: 2021
• 作者: Takashi Matsumura, Masasuke Ryuda;Hitoshi Matsumoto;Takumi Kamiyama;Shu Kondo;Yoichi Hayakawa and Ryusuke Niwa
• 通讯作者: Yoichi Hayakawa and Ryusuke Niwa

N-acetyloxfenicine strongly induces mitohormesis in mice as well as in insects

• DOI: 10.1002/1873-3468.14566
• 发表时间: 2023-01-11
• 期刊: FEBS LETTERS
• 影响因子: 3.5
• 作者: Matsumura, Takashi;Ono, Masaya;Hayakawa, Yoichi
• 通讯作者: Hayakawa, Yoichi

Zeste-Phae1 axis is responsible for stress-induced organismal death in fruit fly Drosophila melanogaster

Zeste-Phae1 轴导致果蝇应激诱导的有机体死亡

• 发表时间: 2023
• 作者: Takashi Matsumura;Masasuke Ryuda;Hitoshi Matsumoto;Takumi Kamiyama;Shu Kondo;Yoichi Hayakawa and Ryusuke Niwa
• 通讯作者: Yoichi Hayakawa and Ryusuke Niwa

Stress-derived reactive oxygen species enable hemocytes to release activator of growth blocking peptide (GBP) processing enzyme

应激源性活性氧使血细胞释放生长阻断肽 (GBP) 加工酶的激活剂

• DOI: 10.1016/j.jinsphys.2021.104225
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of Insect Physiology
• 影响因子: 2.2
• 作者: Matsumoto Hitoshi;Ochiai Masanori;Imai Erina;Matsumura Takashi;Hayakawa Yoichi
• 通讯作者: Hayakawa Yoichi