カイコのクワ単食性の分子機構に関するゲノム科学的研究

カイコの食性は、クワの毒性の克服と、味覚の好みによって決定されている。糖類似アルカロイドの毒性を回避する機構として、カイコゲノムにコードされるβ-フルクトフラノシダーゼ(βFFase)に注目するて研究を進めた。βFFaseは、通常の動物には存在しないが、カイコ消化管には存在し、高い活性がある。カイコβFFaseのショ糖分解酵素活性は、糖類似アルカロイドに阻害されない。一方で、クワを摂食しないサクサンやエリサンでは、消化管のβFFase活性は非常に低いレベルである。その差は、βFFase遺伝子の転写量の差によるものである。βFFase遺伝子の転写調節機構を解明するため、カイコに近縁のイチジクカサン、テンオビシロカサン、エリサンなどの非クワ食蛾類と、クワノメイガなどクワ食蛾類におけるβFFase遺伝子の転写量を比較し、転写調節因子の結合配列を推定するとともに、種間で比較した。また、βFFase以外の二糖分解酵素に関してもクワ食の昆虫と非クワ食の昆虫の間の比較を試みた。とくにカイコには新規なトレハラーゼ遺伝子BmTre1Bが存在することを見いだし、クワ食との関係を検討した。BmTre1Bのアミノ酸配列は他の2つのトレハラーゼと、それぞれ49%と44%の相同性を示し、膜貫通ドメインを持たなかった。一方、カイコの食性変異体においては、味覚や嗅覚が異常となっている。本研究では次世代シーエンサーを用いて、変異体の感覚器のトランスクリプトームを解析し、触角や小願で広食性変異の影響を受ける遺伝子として、嗅覚受容体とイオノトロピック受容体の遺伝子や、ヘミセンチン遺伝子などを発見し、それらの機能を考察した。

カイコの食性は、クワの毒性の克服と、味覚の好みによって決定されている。糖類似アルカロイドの毒性を回避する機構として、カイコゲノムにコードされるβ-フルクトフラノシダーゼ(βFFase)に注目するて研究を進めた。βFFaseは、通常の動物には存在しないが、カイコ消化管には存在し、高い活性がある。カイコβFFaseのショ糖分解酵素活性は、糖類似アルカロイドに阻害されない。一方で、クワを摂食しないサクサンやエリサンでは、消化管のβFFase活性は非常に低いレベルである。その差は、βFFase遺伝子の転写量の差によるものである。βFFase遺伝子の転写調節機構を解明するため、カイコに近縁のイチジクカサン、テンオビシロカサン、エリサンなどの非クワ食蛾類と、クワノメイガなどクワ食蛾類におけるβFFase遺伝子の転写量を比較し、転写調節因子の結合配列を推定するとともに、種間で比較した。また、βFFase以外の二糖分解酵素に関してもクワ食の昆虫と非クワ食の昆虫の間の比較を試みた。とくにカイコには新規なトレハラーゼ遺伝子BmTre1Bが存在することを見いだし、クワ食との関係を検討した。BmTre1Bのアミノ酸配列は他の2つのトレハラーゼと、それぞれ49%と44%の相同性を示し、膜貫通ドメインを持たなかった。一方、カイコの食性変異体においては、味覚や嗅覚が異常となっている。本研究では次世代シーエンサーを用いて、変異体の感覚器のトランスクリプトームを解析し、触角や小願で広食性変異の影響を受ける遺伝子として、嗅覚受容体とイオノトロピック受容体の遺伝子や、ヘミセンチン遺伝子などを発見し、それらの機能を考察した。