RNAi法を用いた、昆虫の脱皮・変態におけるホルモンシグナリング経路の解明

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昆虫の脱皮・変態は、脱皮ホルモンと幼若ホルモン(JH)によって制御される。JHは幼虫から蛹、成虫への変態を抑制する作用を有するが、JHのシグナル伝達経路はほとんど解明されていない。最近、Methoprene-tolerant(Met)遺伝子がJH受容体である可能性が示唆され、また転写因子Broad-complex(br)がMetの下流でJHによる発現制御を受けることが報告されているが、Metとbrの間で働く因子はいまだに不明であった。最近ショウジョウバエのKruppel homolog 1(Kr-h1)遺伝子がJHで誘導される遺伝子として同定されたが、この遺伝子のJHシグナリングにおける役割はまだ明確にされていない。そこで本年度の研究では、RNAi法による遺伝子の機能解析が容易にできる甲虫コクヌストモドキを用い、Kr-h1遺伝子の機能解析を行った。その成果は次のようにまとめられる。1.Kr-h1はJH誘導性の転写因子である。Kr-h1 mRNAは胚期と幼虫期に強く発現し、JH濃度の低い蛹期ではほとんど検出されなかった。JH活性化合物(JHM)を蛹の初期に投与すると、成虫への変態が阻害され蛹の形態が維持されるが、この時Kr-h1の発現が顕著に誘導された。2.Kr-h1はJHの「変態抑制」シグナルを伝達する。若齢幼虫においてKr-h1遺伝子をRNAi法によりノックダウンすると、蛹への早熟変態が誘導された。一方、蛹の初期のJHM処理によるKr-h1の発現誘導をRNAi法により抑えると、JHMの変態抑制効果がほとんどみられず、ほぼ正常な成虫になった。このようにKr-h1遺伝子のノックダウンによりJHシグナリングが阻害され、JHの変態抑制効果に対する感受性が低下した。3.Kr-h1はJHシグナリングにおいてMetの下流で、そしてbrの上流で作用する。定量PCR法による解析の結果、蛹期ではMet, Kr-h1,brの順でJHシグナルを伝えることが示された。4.Kr-h1は脱皮ホルモンとJHのカスケードをつなぐ鍵遺伝子である。Kr-h1遺伝子の発現はJHのみならず脱皮ホルモンによっても誘導されることから、脱皮ホルモンとJHの両方のシグナリングに関わることが示唆された。