適応的な昆虫発育を制御する受容体を介したステロイドホルモン生合成調節機構の解明

阐明控制昆虫适应性发育的类固醇激素生物合成受体介导的调节机制

基本信息

批准号：
12J40063
负责人：
島田裕子
金额：
$ 2.53万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

多くの生物個体の発育や成熟はステロイドホルモンによって誘導される。ステロイドホルモンは、外環境に応じて、適切なタイミングで適正量作られることが重要である。例えば、成長期に栄養が十分でない場合、ステロイドホルモン生合成のタイミングが遅れることで、成熟が遅れる。ステロイドホルモン生合成のメカニズムを理解するためには、外環境が生合成器官に伝えられる仕組みを調べることが重要である。昆虫ステロイドホルモンはエクジステロイド（脱皮ホルモン）と呼ばれ、脱皮や変態を誘導する。キイロショウジョウバエの幼虫は、摂取した栄養量に応じて蛹になるタイミングが変化することから、何らかのシグナルが栄養に応じてエクジステロイド生合成を調節すると予想される。そこで本研究員は、そのようなシグナルの候補としてセロトニンとオクトパミンに注目し、その役割を追究した。まず本研究員は、エクジステロイド生合成器官「前胸腺」にセロトニン産生神経が投射することを新たに見出して、SE0PGと名付けた。SE0PG神経の機能を抑制すると、エクジステロイド生合成遺伝子群の発現が減少し、エクジステロイド生合成量が低下した。興味深いことに、SE0PG神経の投射パターンは、幼虫の栄養状態によって変化し、栄養依存的な蛹化タイミングと密接に相関した。さらに、本研究員は、セロトニン受容体・オクトパミン受容体の機能を前胸腺で抑制した場合にもエクジステロイド生合成阻害が起こることを明らかにした。これまでの研究では、主に前胸腺刺激ホルモンやインスリン等の神経ペプチドが注目されてきた。それに対して本研究は、神経伝達物質として有名な生体アミンが作用することを初めて示した。さらに、栄養依存的な神経の形態変化と役割が密接に関わることも示した。今回の発見は、ステロイドホルモン生合成調節機構の新たな仕組みを解明したものである。

许多活生物体的发育和成熟是由类固醇激素诱导的。重要的是，根据外部环境，准备适当的类固醇激素。例如，如果营养在生长期不足，则类固醇激素生物合成的时间延迟会导致成熟的延迟。为了了解类固醇激素生物合成的机制，研究外部环境传播到生物合成器官的机制很重要。昆虫类固醇激素称为ecdy固醇（蜕皮激素），并诱导蜕皮和变形。果蝇幼虫在及时及时取决于它们摄入的营养量，因此可以预期，某些信号会根据营养而调节ecdystry -trysteroid Biosynses。因此，研究人员专注于5-羟色胺和章鱼胺作为候选信号，并探讨了它们的角色。首先，研究人员发现，产生5-羟色胺的神经项目投向了前甲状腺固醇生物合成器官，并将其命名为SE0PG。 SE0PG神经功能的抑制可降低ecdy固醇生物合成基因组的表达，并降低了ecdysteroid Biosynthetic的量。有趣的是，SE0PG神经的投影模式通过幼虫营养状态改变，并与营养依赖性的化合时间密切相关。此外，研究人员透露，当血清素受体和章鱼胺受体的功能抑制在蛋白酶中时，会发生ecdy-甾体生物合成抑制。先前的研究主要集中在丙型氨基蛋白和胰岛素等神经肽上。相比之下，这项研究首次表明，以神经递质而闻名的生物胺对作用作用。此外，它还表明，依赖营养的神经形态变化和角色密切相关。当前的发现阐明了类固醇激素生物合成调节机制的新机制。

项目成果

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Nutrient-dependent regulation of Steroid hormone biosynthesis in the puberty of fruit fly Drosophila melanogaster

果蝇青春期类固醇激素生物合成的营养依赖性调节

DOI：
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
0
作者：
Tanabe;Y.;Uemiya;A.;&　Naka;M.;仙石知子;仙石知子;仙石知子;渡邉義浩・仙石知子;Shimada-Niwa Y. and Niwa R.;Shimada-Niwa Y. and Niwa R.
通讯作者：
Shimada-Niwa Y. and Niwa R.

Serotonergic neurons respond to nutrients and regulate the timing of steroid hormone biosynthesis in Drosophila.

DOI：
10.1038/ncomms6778
发表时间：
2014-12-15
期刊：
NATURE COMMUNICATIONS
影响因子：
16.6
作者：
Shimada-Niwa, Yuko;Niwa, Ryusuke
通讯作者：
Niwa, Ryusuke

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DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

The role of neurotransmitter receptors in the regulation of steroid hormone biosynthesis and developmental progression in Drosophila

神经递质受体在果蝇类固醇激素生物合成和发育进程调节中的作用

DOI：
发表时间：
2012
期刊：
影响因子：
0
作者：
Tanabe;Y.;Uemiya;A.;&　Naka;M.;仙石知子;仙石知子;仙石知子;渡邉義浩・仙石知子;Shimada-Niwa Y. and Niwa R.;Shimada-Niwa Y. and Niwa R.;Yuko Shimada-Niwa
通讯作者：
Yuko Shimada-Niwa