Molecular evolution of odorant receptors in herbivorous Drosophilidae

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動物の種の多様性はその運動の多様性によって加速されてきた。一般に運動の出力には正しい感覚の入力が必要とされる。そのうち嗅覚は危険情報や食べ物、またはパートナーを探す上で必須であるために、最も重要な感覚の一つである。特に多様性の激しい植食性昆虫にとって、自分の宿主が発する匂いを正しくかぎ分けることが必要とされるために、嗅覚受容体の進化は早く多様化が激しい。本研究は嗅覚受容体をモデルとしてどのように機能進化が生じるかを研究している。本研究では微生物食であるキイロショウジョウバエ、コフキヒメショウジョウバエ、植食性のキイロヒメショウジョウバエ（以下ヒメと呼ぶ）をモデルとして用いている。これまでの私自身の電気生理学的手法を用いた研究から、嗅覚受容体Odorant receptor 42a (Or42a)がヒメの宿主であるアブラナ科の匂い物質マスタードオイルに強く反応することを示している。本年はヒメのトランスクリプトーム解析によってOr42aが嗅覚器官において強く発現していることを明かにした。続いて、AlphaFoldを用いてOr42aの3D構造を予測し、機能進化に貢献したかアミノ酸の候補を見出した。さらにこれらのアミノ酸を置換したキメラOr42aを作製し、機能解析を行うことで、たった二つのアミノ酸の置換が機能進化を引き起こしたことを明かにした。以上の結果をカリフォルニアで開催されたAmerican Physiological Society学会で発表し、Traverl Awardを獲得した。また結果の一部をBrandeis大学のPeraez博士に提供することで、博士が先導するbioRxiv論文に共著者として貢献した。