昆虫の昼行性・夜行性に関わる概日時計機構の分子生物学的解析

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フタホシコオロギは成虫脱皮に伴い昼行性(幼虫型)から夜行性(成虫型)へとリズムの位相が逆転する。本研究では、この昼行性から夜行性への逆転の機構を明らかにする事を目的とし、本年度は以下の2点を重点的に行った。(1) 時計遺伝子として提唱されているrev-erb (E75)、ror (HR3)のDNA断片の情報を取得し、これらについてRNAi、q-PCRで機能解析を行った。E75, HR3のdsRNAをフタホシコオロギの8齢幼虫にインジェクションしたところ、その後成虫へと脱皮できなかった。また、成虫にインジェクションしたところ、活動リズムが不明瞭になっていった。これらの結果から、E75、HR3はフタホシコオロギにおいて発生と概日時計に関わる遺伝子である可能性が示唆された。(2) これまでの成虫と幼虫の時計遺伝子の発現解析から、中枢と末梢組織でのリズムはほぼ同位相であるが、末梢組織での時計遺伝子の発現レベルに大きな違いが見られた。ゆえに、幼虫と成虫とで末梢時計の自律性に違いがあるのではないかと考え、中枢時計が存在する視葉を切除し時計遺伝子の発現を幼虫と成虫とで比較解析した。その結果、視葉を切除した場合、成虫では視葉外組織での時計遺伝子の発現リズムは見られたが、幼虫では見られなくなった。っまり、昼行性であるフタホシコオロギ幼虫の末梢時計の自律性は弱く、夜行性である成虫となる際に強くなっていく可能性が示唆された。これらのことから、昼行性(幼虫型)から夜行性(成虫型)へのリズム逆転は、概日時計の分子メカニズム自体の変化ではなく、より下流の因子(時計からの出力系)の変化が関与している可能性が示された。