昆虫腸内分泌細胞の腸内環境認識を起点としたペプチドホルモン分泌機構の解明

昆虫の味受容体は感覚神経ばかりでなく消化管でペプチドホルモンを分泌する腸内分泌細胞にも発現する。腸内分泌細胞は十数種のホルモンを分泌し、消化、代謝等の生理機能を調節する言わば「腸の司令塔」であるが、味受容体が腸内分泌細胞でどのような機能を持つのかは不明である。本研究は昆虫の消化管における味受容体の機能を明らかにすることを目的とし、腸内分泌細胞が食物、腸内細菌等の腸内環境因子を味受容体で認識し、ホルモンを分泌すると仮説を立て、カイコを用いてその検証をおこなった。まず、腸内分泌細胞がどの種類の味受容体とホルモンを発現しているかを明らかにするために、腸組織の免疫染色をおこない両者の発現関係を調べた。味受容体Gr6、Gr9及び各種ペプチドホルモンの抗体を用いて免疫染色をおこなったところ、これら2つの味受容体を発現する腸内分泌細胞は互いに別の集団（サブタイプ）として存在し、また、それぞれ異なるホルモンを産生していることが明らかになった。次に、上で明らかになった腸内分泌細胞サブタイプがそれぞれどのような化合物を認識してホルモン分泌を引き起こすかを調べた。ELISA法を用いたホルモン分泌定量系から、Gr6発現細胞はアミノ酸などの幾つかの栄養物質に応答しホルモンを分泌することが示唆された。さらに、上で得た「化合物―味受容体―ホルモン分泌」の仮説を検証するべく、ゲノム編集により味受容体Gr6を欠損させたカイコを作出した。Gr6欠損カイコにおいて、栄養物質等に対するホルモン分泌量が有意に減少したことから、味受容体Gr6は当該ホルモンを分泌する腸内分泌細胞において、栄養物質等の認識に関与する受容体として機能することが示唆された。本研究は昆虫の消化管における味受容体の機能を示唆し、腸の生理調節機構に知見を提供した。この成果は、受容体を標的とした阻害剤等を用いた害虫防除への応用に資すると期待される。

昆虫の味受容体は感覚神経ばかりでなく消化管でペプチドホルモンを分泌する腸内分泌細胞にも発現する。腸内分泌細胞は十数種のホルモンを分泌し、消化、代謝等の生理機能を調節する言わば「腸の司令塔」であるが、味受容体が腸内分泌細胞でどのような機能を持つのかは不明である。本研究は昆虫の消化管における味受容体の機能を明らかにすることを目的とし、腸内分泌細胞が食物、腸内細菌等の腸内環境因子を味受容体で認識し、ホルモンを分泌すると仮説を立て、カイコを用いてその検証をおこなった。まず、腸内分泌細胞がどの種類の味受容体とホルモンを発現しているかを明らかにするために、腸組織の免疫染色をおこない両者の発現関係を調べた。味受容体Gr6、Gr9及び各種ペプチドホルモンの抗体を用いて免疫染色をおこなったところ、これら2つの味受容体を発現する腸内分泌細胞は互いに別の集団（サブタイプ）として存在し、また、それぞれ異なるホルモンを産生していることが明らかになった。次に、上で明らかになった腸内分泌細胞サブタイプがそれぞれどのような化合物を認識してホルモン分泌を引き起こすかを調べた。ELISA法を用いたホルモン分泌定量系から、Gr6発現細胞はアミノ酸などの幾つかの栄養物質に応答しホルモンを分泌することが示唆された。さらに、上で得た「化合物―味受容体―ホルモン分泌」の仮説を検証するべく、ゲノム編集により味受容体Gr6を欠損させたカイコを作出した。Gr6欠損カイコにおいて、栄養物質等に対するホルモン分泌量が有意に減少したことから、味受容体Gr6は当該ホルモンを分泌する腸内分泌細胞において、栄養物質等の認識に関与する受容体として機能することが示唆された。本研究は昆虫の消化管における味受容体の機能を示唆し、腸の生理調節機構に知見を提供した。この成果は、受容体を標的とした阻害剤等を用いた害虫防除への応用に資すると期待される。