Loss and bacterial-origin reacquisition of the genes for tryptophan metabolism: biological significance and industrial application

色氨酸代谢基因的丢失和细菌来源的重新获得：生物学意义和工业应用

• 批准号: 21H02209
• 负责人: 嶋田 透
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: Gakushuin 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-21H02209/
• 关键词: キヌレニン経路; カイコ; 遺伝子喪失; 水平転移; 3-ヒドロキシアントラニル酸

動物におけるトリプトファンの主要な代謝経路はキヌレニン経路である。脊椎動物のキヌレニン経路では、TDO/IDO、KMO、KYNU、HAAO、ACMSDの5段階の酵素反応により、キヌレニンを経てキノリン酸やピコリン酸などが生じる。一方、昆虫では、ゲノム情報の比較から、それら酵素の存否が系統によって異なると予想されている。本研究は、昆虫および近縁の節足動物におけるキヌレニン経路の多様性と、その生物学的意義を明らかにすることを目指している。昆虫（外顎類）の共通祖先におけるキヌレニン経路を推定するために、古顎目に属するヤマトイシノミのゲノム解析およびトランスクリプトーム解析（RNA-seq）を実施した。その結果、ヤマトイシノミにはTDO、KMO、KYNU、HAAO、ACMSDの5つの酵素をコードする遺伝子が存在することを突き止め、それぞれほぼ完全長のmRNAの塩基配列を決定した。古顎目が、これら5遺伝子を全部持つ唯一の外顎類であることが判明した。総尾目のセイヨウシミのゲノム情報には、多くの有翅昆虫と同様に、TDOとKMOの2つしか存在しない。古顎目（単関節丘亜綱）と双関節丘亜綱の分岐後に、後者の共通祖先においてKYNU、HAAO、ACMSDの3つの酵素遺伝子を相次いで喪失したと考えれば、現存する昆虫の大部分がそれら3遺伝子を欠如することを矛盾なく説明できる。他方、鱗翅目の昆虫はTDOとKMOに加えてKYNUを有しているので、3-ヒドロキシアントラニル酸（3HAA）を合成できる。しかし3HAAも、その前駆物質である3-ヒドロキシキヌレニンも、毒性をもつ化合物であるため、鱗翅目は何らかの未知の機構で、これらの毒性を回避していると予想される。そこでカイコやエリサンを用いて、KYNUなどの遺伝子ノックアウトを行い、形質の評価と代謝産物の同定を行った。

The main metabolic pathways of animals are な, キヌレニ and である. Vertebrate の キ ヌ レ ニ ン 経 road で は, TDO/IDO, KMO, KYNU, HAAO, ACMSD の 5 paragraph order の enzyme reverse 応 に よ り, キ ヌ レ ニ ン を 経 て キ ノ リ ン acid や ピ コ リ ン acid な ど が raw じ る. Side, insect で は, ゲ ノ ム intelligence の is か ら, そ れ の save no が ら enzyme system に よ っ て different な る と to think さ れ て い る. は, insects, this study お よ び nearly try の section bipeds に お け る キ ヌ レ ニ ン 経 の the way others と, そ の biological significance を Ming ら か に す る こ と を refers し て い る. Insects (jaw) outside の common ancestor に お け る キ ヌ レ ニ ン 経 road を presumption す る た め に, ancient jaw mesh に す る ヤ マ ト イ シ ノ ミ の ゲ ノ ム parsing お よ び ト ラ ン ス ク リ プ ト ー ム parsing (RNA - seq) を be applied し た. そ の results, ヤ マ ト イ シ ノ ミ に は TDO, KMO, KYNU, HAAO, ACMSD の 5 つ の enzyme を コ ー ド す る posthumous son 伝 が exist す る こ と を め, tu き そ れ ぞ れ ほ ぼ completely long の mRNA の salt base with column を decided し た. All of the 伝 offspring を of the paleobaenia が and <s:1> れら are held. The only <s:1> exognaenia である とが とが is identified as た. 総 tail mesh の セ イ ヨ ウ シ ミ の ゲ ノ ム intelligence に は, multiple く の winged insects と with others に, TDO と KMO の 2 つ し か exist し な い. Ancient jaw eye (単 masato section high 亜 classes) と double high 亜 masato section outline の branching に, after the latter の common ancestor に お い て KYNU, HAAO, ACMSD の 3 つ の enzyme heritage 伝 son を phase time い で loss し た と exam え れ ば, existing す る most insects の が そ れ ら 3 heritage 伝 を owe as す る こ と を contradiction な く illustrate で き る. Fang, lepidoptera insects の は TDO と KMO に plus え て KYNU を have し て い る の で, 3 - ヒ ド ロ キ シ ア ン ト ラ ニ ル acid (haa) を synthetic で き る. し か し 3 haa も, そ の 駆 material before で あ る 3 - ヒ ド ロ キ シ キ ヌ レ ニ ン も, toxic を も つ compound で あ る た め, lepidoptera は what ら か の の で, unknown こ れ ら の toxicity を avoid し て い る と to think さ れ る. そ こ で カ イ コ や エ リ サ ン を with い て, KYNU な ど の posthumous son 伝 ノ ッ ク ア ウ ト を い, character の review 価 の と metabolites with fixed line を っ た.

项目成果

チョウ目昆虫のゲノム情報の整備状況と野蚕ゲノム解析の位置づけ

鳞翅目昆虫基因组信息现状及野蚕基因组分析定位

• DOI: 10.11416/konchubiotec.90.3_165
• 发表时间: 2021
• 期刊: Sanshi-Konchu Biotec
• 作者: Mang Dingze;Toyama Tomoko;Yamagishi Takayuki;Sun Jing;Purba Endang R.;Endo Haruka;Matthews Melissa M.;Ito Katsuhiko;Nagata Shinji;Sato Ryoichi;武田 直樹，山本 雅信，鈴木 丈詞;嶋田 透
• 通讯作者: 嶋田 透

エリサンとシンジュサンの交雑後代で生じる赤繭形質の発現を支配する遺伝子基盤の解明

阐明控制 Erisan 和 Shinjusan 杂交后代中红茧性状表达的遗传基础

• 发表时间: 2021
• 作者: Hayashi Masayuki;Abe Junichiro;Owashi Yuta;Miura Kazuki;李允求・嶋田透
• 通讯作者: 李允求・嶋田透