Biochemical and genetic studies on mesoderm differentiation in insects using silkworm mutants and their application to development of insect growth regulators

利用家蚕突变体进行昆虫中胚层分化的生化和遗传学研究及其在昆虫生长调节剂开发中的应用

基本信息

批准号：
21K19124
负责人：
嶋田透
金额：
$ 4.16万
依托单位：
Gakushuin University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K19124/
关键词：
中胚葉鱗翅目昆虫メタボロームリピドミクス RNA-seq

项目摘要

カイコの変異体「腎臓形卵」ki変異体のホモ接合の母蛾が産む卵は、外観が歪んでおり、胚発生の途中で中胚葉組織が形成されずに致死するという興味深い表現型を示す。研究代表者らは、ポジショナルクローニングにより、ki形質の原因が、新奇なペルオキシダーゼ様タンパク質をコードする遺伝子の欠損であることが明らかにしてきた。2021年度にメタボローム解析により脂質を網羅的に解析したが変異体で有意に変動する脂質を特定するに至っておらず、未知の生化学的機構に関与するタンパク質をコードしていると推定される。2022年度は、CRISPR/Cas9法により正常蚕の原因遺伝子をノックアウトする実験を行い、複数の変異系統を作出した。これら変異系統の多くは、ki変異体と同様に、卵形の異常と胚致死を伴う卵を産下した。ki形質の原因遺伝子がコードするペルオキシダーゼ様タンパク質をクエリーとして、昆虫のみならず多様な動物のゲノム配列に対して網羅的な相同性検索を行い、相同配列の間の分子系統解析を実施した。その結果、当該遺伝子と明瞭なオーソロジーを示す配列は、チョウ目、ハエ目、甲虫目などの完全変態昆虫にのみ存在しており、不完全変態昆虫には存在しないことが明らかになった。また昆虫以外の節足動物においても、脊椎動物と同様に、オーソログと言える遺伝子は見出されなかった。したがって、このペルオキシダーゼ様タンパク質は、完全変態昆虫に特有の存在であると推定される。

纯合子母蛾为蚕突变体“ kinata形鸡蛋” Ki突变体产生的鸡蛋具有变形的外观，并且表现出有趣的表型，其中中皮组织在胚胎发育过程中不会形成，并且具有致命性。研究人员透露，位置克隆导致KI性状是编码新型过氧化物酶样蛋白的基因中的缺陷。在2021年，通过代谢组分析对脂质进行了全面分析，但是尚未鉴定出突变体显着波动的脂质，并且假定它可以编码参与未知生化机制的蛋白质。在2022财年，我们进行了一项实验，使用CRISPR/CAS9方法敲除正常蚕的基因，并创建了多个突变菌株。这些突变菌株中的许多，例如Ki突变体，产生椭圆形异常和胚胎致死性的卵。使用基因特征的基因致病性蛋白质的蛋白质，我们不仅对昆虫，而且对各种动物的基因组序列进行了全面的同源搜索，并对同源序列进行了分子系统发育分析。结果，据揭示了显示出显示基因和独特矫形学的序列仅存在于完全变质的昆虫（如秩序，苍蝇和鞘翅目）中，而不存在于不完整的变质昆虫中。此外，在昆虫以外的节肢动物中，没有任何可以说是直系同源的基因，就像脊椎动物一样。因此，假定该过氧化物酶样蛋白是完全变形昆虫所独有的。