ゴール形成昆虫が植物ホルモンを生産する意義の究明

形成瘿的昆虫产生植物激素的意义的研究

• 批准号: 21H02124
• 负责人: 鈴木 義人
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: Ibaraki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H02124/
• 关键词: ゴール; 虫こぶ; オーキシン; サイトカイニン; 生合成; インドール酢酸; アブラムシ; 阻害剤

ハバチにおけるIAA生合成の鍵となるトリプトファン(Trp)からインドールアセトアルデヒド(IAAld)への変換を触媒する芳香族アルデヒド合成酵素 (AAS) PonAAS2は，昆虫でこれまでに解析されたAASの中でTrpを基質とする唯一の酵素である。バラハタマバチのAASであるDjAAS2とPonAAS2間で基質認識アミノ酸は保存されているにもかかわらず，DjAAS2はTrpを基質とせず，主要な基質はDopaである。セグメントシャフリングやアミノ酸置換実験により，PonAAS2のDopa変換能を残したままTrp変換能を消失させることに成功し，基質特異性の違いに関与する構造を絞り込むことが出来た。また，1 uM程度のIC50を示す新たなPonAAS2の阻害剤を見出した。一方，線虫を用いてPonAAS2が個体レベルで高いIAA生産能を与える遺伝子として利用出来ることを示したが，非ゴール形成昆虫であるエンドウヒゲナガアブラムシ(Api)では未だ外来遺伝子の発現法の開発に成功していない。ApiのAASは大腸菌発現による活性が認められず，IAA生合成への関与が不明だが，ゲノム編集により胚発生途上の卵における遺伝子破壊が確認されており，破壊系統の確立を行っている。サイトカイニン(CK)の生合成候補遺伝子であるtRNA-IPTのゲノム編集も試みているが，現時点で遺伝子破壊は確認出来ていない。一方，側鎖が水酸化されたCKとゴール形成との関連性が示されているが，tZ型CKをもつApiにおいてシトクロムP450(CYP)系の阻害剤に暴露させることにより，tZ型CKが減少する一方で水酸化を受けないCKが増加する傾向が見られ，水酸化酵素としてCYPの関与の可能性が示された。また，共生微生物のブフネラを除去してもCK量に変化がなく，研究対象をApiゲノムにコードされたCYPに絞り込んだ。

芳香醛合酶（AAS）催化色氨酸（TRP）转化为吲哚羟醛（iaald），这是小麦中IAA生物合成的关键，PonaAS2是昆虫中唯一基于TRP的酶，是昆虫中的唯一酶。尽管DJAAS2和PONAAS2之间存在底物识别的保守氨基酸，但Balahata Bee的AAS，DJAAS2不使用TRP作为底物，而主底物是DO​​PA。通过段改组和氨基酸取代实验，我们在保持PONAAS2的DOPA转换能力的同时，成功地失去了TRP转换能力，并能够缩小涉及底物特异性差异的结构。我们还发现了一种新的PONAAAS2抑制剂，该抑制剂的IC50约为1 um。另一方面，我们已经证明PONAAS2可以用作一个在单个水平上具有高IAA生产能力的基因，但是非目标昆虫，PEA蚜虫（API）尚未成功地开发出一种表达外源基因的方法。由于大肠杆菌的表达，亚洲AAS并不活跃，并且其参与IAA生物合成尚不清楚，但是基因组编辑已经证实了卵发育中卵中的基因破坏，并且已经建立了破坏线的建立。我们还尝试编辑tRNA-IPT的基因组，tRNA-ipt是细胞分裂素（CK）的生物合成候选基因，但目前尚未确认基因破坏。另一方面，具有羟基化侧链的CK和目标形成之间存在联系，但是在具有TZ-Type CK的API中，暴露于细胞色素P450（CYP）抑制剂中，倾向于降低TZ-Type CK的趋势，而CKS却不会使羟基化增加，表明羟基含量增加了CIPS的可能性。此外，即使在去除了共生微生物，buchnera，CK的量也没有改变，并且研究受试者被缩小到API基因组中编码的CYP。

项目成果

ゴール非形成性動物へのオーキシン生産能の付与

赋予非胆形成动物生长素生产能力

• 发表时间: 2022
• 作者: 西原 昇瑚;西田郁久;柳井 良太;松尾安浩;戒能 智宏;川向 誠;吉田響，鈴木義人，土田努
• 通讯作者: 吉田響，鈴木義人，土田努

Identification of an aromatic aldehyde synthase involved in indole-3-acetic acid biosynthesis in the galling sawfly (Pontania sp.) and screening of an inhibitor

• DOI: 10.1016/j.ibmb.2021.103639
• 发表时间: 2021-08-23
• 期刊: INSECT BIOCHEMISTRY AND MOLECULAR BIOLOGY
• 影响因子: 3.8
• 作者: Miyata, Umi;Arakawa, Kenta;Suzuki, Yoshihito
• 通讯作者: Suzuki, Yoshihito

ゴール形成ハバチ（Pontania sp.）のIAA生合成酵素PonAAS2の阻害剤探索

寻找胆形成锯蝇 (Pontania sp.) 中 IAA 生物合成酶 PonAAS2 的抑制剂

• 发表时间: 2022
• 作者: Xueyan Sun;Haruka Minagawa;Takuya Katayama;Hiroya Oka;Masahiro Ogawa;Takaaki Kojima ;Hideo Nakano;Katsuhiko Kitamoto;Jun-ichi Maruyama;日裏 雄史，浅見 忠男，鈴木 義人
• 通讯作者: 日裏 雄史，浅見 忠男，鈴木 義人

虫こぶ非形成生物へのオーキシン生産能の付与

赋予非胆形成生物体生长素生产能力

• 发表时间: 2023
• 作者: 高橋由季乃;矢内太朗;勝村恵理;和氣駿之;片岡邦重;中山亨;山下哲;吉田響，依田真一，土田努，重信秀治，鈴木義人
• 通讯作者: 吉田響，依田真一，土田努，重信秀治，鈴木義人

ゴール形成ハバチ（Pontania sp.)のIAA生合成酵素PonAAS2の解析

胆形成锯蝇 (Pontania sp.) 中 IAA 生物合成酶 PonAAS2 的分析

• 发表时间: 2021
• 作者: 宮田海，阿讃坊和也，戸嶋浩明;鈴木義人
• 通讯作者: 鈴木義人