シロアリ兵隊における額腺に関する分子発生学的及び進化生態学的研究

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兵隊特異的器官である額腺が発達し,テルペン物質を噴射することで防衛を行うタカサゴシロアリにおいて,額腺物質の合成経路の解明を目的に,兵隊特異的発現遺伝子の同定を行った.兵隊およびワーカーの頭部から抽出したタンパク質をSDS-PAGEにより分離,比較を行った結果,約26kDaの兵隊特異的バンドを検出した.N末アミノ酸配列を決定し,RACE法によりこのタンパク質をコードする遺伝子のクローニングを行った結果,このタンパクは幼若ホルモンなどの低分子炭化水素と結合するタンパクと高い相同性を持つものであった.同定された遺伝子はin situハイブリダイゼーションにより額腺の貯蔵嚢を形成する分泌細胞で発現していることが認められた.このタンパクは額腺細胞で合成されるテルペン物質に結合する可能性が高い.また,PCRにより特異的発現を検出する方法であるディファレンシャルディスプレイを行い,兵隊頭部で特異的に発現する遺伝子を同定した.得られた全バンドのうち,約7%が兵隊特異的であった.これは,大顎型兵隊と比べて明らかに大きい値であり,タカサゴシロアリの兵隊は兵隊分化後も積極的にタンパク合成を行っていることを示している.同定された兵隊特異的遺伝子のうち,定量的RT-PCRやノーザンハイブリダイゼーションでも発現の差が認められたものに,ゲラニルゲラニル二燐酸合成酵素が含まれていた.この酵素はテルペン合成経路において,イソプレノイドからジテルペンの前駆体となるゲラニルゲラニル二燐酸を合成する機能を果たす.この酵素は植物ではよく知られるが、動物ではほとんど知られておらず,シロアリの兵隊特異的テルペン合成経路の獲得と共に進化してきたものであると考えられる.2004年8月にオーストラリアで行われた国際昆虫学会大会にて,それまでの研究成果の発表を行った。