インスリン経路の重複と社会進化の関係性の解明

阐明胰岛素途径重复与社会进化之间的关系

基本信息

批准号：
21J01321
负责人：
小口晃平
金额：
$ 3.08万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-28 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、シロアリのカースト分化へのインスリン経路の関与を明らかにすることを目的に、生殖虫分化におけるインスリン様成長因子と受容体の遺伝子発現動態の解析および機能解析を行なった。材料種であるオオシロアリおよびゲノム解析等が行われている近縁種におけるインスリン関連遺伝子を解析したところ、シロアリは５つのインスリン様成長因子および、インスリン受容体が３つに重複したインスリン経路を持つことが判明した。これらについて補充生殖虫分化過程での発現解析を行なった結果、脳においてインスリン様成長因子の一つ(ilp4)が発現上昇することが判明した。またインスリン受容体の一つ(InR3)が生殖腺および外部生殖器官において発現上昇を示す傾向が得られた。さらにin situ hybridization法により、ilp4は脳間部の10対程度の細胞塊において局所的な発現が見られ、これらがインスリン分泌細胞であることが示唆された。また補充生殖虫分化を誘導した個体に対し、RNAi法による遺伝子機能阻害をおこなった結果、脱皮が遅延する他、生殖腺発達が妨げられた。よってインスリン経路の遺伝子ilp4とInR3が殖虫分化において重要な役割を果たすことが示唆された。また、補充生殖虫以外のカースト（有翅虫、兵隊、ワーカー）への脱皮過程においても、脳を対象としたトランスクリプトーム解析やリアルタイム定量PCR法により、インスリン様成長因子を含む神経内分泌因子の発現動態を調査した。その結果、繁殖カーストである有翅虫分化時には、先の生殖虫分化過程で発現上昇を示したilp4の発現変動は見られないなど異なる挙動を示した。本結果により、インスリン経路以外の因子が有翅虫分化には寄与しており、同じ繁殖カーストでも全く異なる分子機構により分化が制御されうることが示唆された。

今年，我们分析了生殖昆虫分化中胰岛素样生长因子和受体基因表达动力学的功能分析，目的是阐明胰岛素途径参与白蚁种姓分化。当分析材料白蚁中胰岛素相关的基因和经过基因组分析的紧密相关物种时，已发现白蚁具有胰岛素途径，其中五个胰岛素样生长因子和三个胰岛素受体重叠。在补充生殖昆虫分化过程中对这些结果的表达分析表明，大脑中的一种胰岛素样生长因子（ILP4）增加。此外，其中一种胰岛素受体（INR3）倾向于在性腺和外部生殖器官中表现出更多的表达。此外，原位杂交方法显示了脑间约10对细胞质量中ILP4的局部表达，这表明这些是分泌胰岛素的细胞。此外，对RNAi方法的基因功能抑制是对诱导生殖昆虫分化的个体进行的，从而延迟了或其阻碍性腺发育。这表明胰岛素途径基因ILP4和INR3在种植中起重要作用。此外，在补充的生殖昆虫（翼昆虫，士兵，工人）以外的种姓的分合过程中，我们通过转录组分析和大脑中的实时定量PCR方法研究了神经内分泌因子的表达动力学，包括胰岛素样生长因子。结果，在翅虫的分化过程中，这是一种繁殖种姓，在先前的生殖昆虫分化过程中增加了ILP4的表达，显示出不同的行为，表达没有变化。这些结果表明，除胰岛素途径以外的其他因素有助于翅虫的分化，并且即使在同一繁殖种姓中，也可以通过完全不同的分子机制来控制分化。