アスタシンメタロプロテアーゼから迫る線虫捕食行動のメカニズムとその進化

虾红素金属蛋白酶揭示线虫捕食行为的机制和进化

基本信息

批准号：
22KJ2327
负责人：
井下結葵
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

動物の行動がどのような遺伝子機能の変化によって獲得されてきたかについてはほとんど明らかにされていない。線虫Pristionchus pacificusは、バクテリア摂食行動と他の線虫に対する捕食行動という二つの異なる摂食行動を示す。バクテリア摂食は同一クレードの線虫で広く見られる行動であるのに対し、捕食行動はP. pacificusが属するDiplogastridae科の線虫でのみ見られることから、捕食行動は進化的に派生的な行動であると考えられている。私はこれまでに、順遺伝学・逆遺伝学的手法を用い、アスタシンメタロプロテアーゼの一種（以下、アスタシン）が捕食に必要であることを突き止めた。アスタシン変異体では、捕食時の歯の運動が減少することに加え、歯の周辺に異常な構造が生じることを明らかにした。さらにP. pacificusおよび捕食性を示さない線虫であるC. elegansでのレスキュー実験により、アスタシンの分子機能は二種間で保存されているが、P. pacificusではC. elegansと異なる細胞でアスタシンが機能し、捕食性に寄与することを示した。発現レポーターを用いた実験から、cis, trans調節配列の違いによって二種間でのアスタシンの発現パターンが変化したことが示唆された。以上より、単一のアスタシンメタロプロテアーゼが機能する細胞を変えることで、捕食に関わる形質が進化したことが示唆された。

尚不清楚动物行为的遗传功能的变化已被获取。线虫Pristionchus Pacificus表现出两种不同的进食行为：细菌喂养行为和针对其他线虫的捕食行为。细菌喂养是一种在同一进化枝的线虫中通常可以看出的行为，而捕食行为仅在太平洋假单胞菌属于的家族diplogastridae的线虫中才能看到，因此捕食行为被认为是进化的衍生性。我以前已经使用了前进和反向遗传技术，以发现捕食是一种类型的astacin金属蛋白酶（以下称为astacin）。除了减少捕食期间的牙齿运动外，我们还发现牙齿周围发生异常结构。此外，在Pacificus和秀丽隐杆线虫中进行的救援实验（一种未表现出掠夺性能的线虫）表明，astasin的分子功能是在两个物种之间保守的，但在太平洋假单胞菌中，astasin在与秀丽隐杆菌不同的细胞中起作用，对埃夫植物的作用有助于捕食性质。使用表达报告的实验表明，顺式和反式调节序列的差异改变了两种物种之间阿atacin的表达模式。从以上，建议通过改变单个astacin金属蛋白酶功能性的细胞来发展所涉及的捕食性状。