熱耐性に寄与する代謝生理機構の解明

多くの動物にとって厳しい高温環境中での生存は困難である。特に昆虫は変温動物であることから、高温環境において外気温と同じ温度まで体内温度が変化するため、その適応は極めて難しい。これまで調べられている中で、最も高温に耐性をもつ昆虫の一つが、Cataglyphis bombycinaなどの砂漠に住むアリである。本研究の目的は、高い熱耐性を持つことが知られる砂漠アリが、どのように高温下でも活動しているかを比較生理学的に解明することである。これまでにC. bombycinaには熱耐性能を高める何らかの代謝物があるとの仮説を立てて、熱耐性の低いアリやショウジョウバエと比較代謝解析を行なってきた。熱耐性の低い種においては45度10分の熱処理によって、メタボロームが一様にシフトする。一方、驚くべきことに、C. bombycinaのメタボロームは熱処理によってほとんど変動しないことが分かった。特にアミノ酸でありリシンが少ないことが明らかとなった。そこで、ショウジョウバエにリシン制限餌を食べさせたところ、熱耐性が増大した。リシン制限餌は、オスについてもメスについてもその熱耐性を増大させたが、いずれも熱応答タンパク質の発現には影響しなかった。そこでRNAseq解析を行い、リシン制限下で変動するいくつかの遺伝子を同定した。また、リシン制限によりオートファジーが亢進することが考えられたが、オートファジーの変異体においてもリシン制限による熱耐性の増大が認められた。

多くの動物にとって厳しい高温環境中での生存は困難である。特に昆虫は変温動物であることから、高温環境において外気温と同じ温度まで体内温度が変化するため、その適応は極めて難しい。これまで調べられている中で、最も高温に耐性をもつ昆虫の一つが、Cataglyphis bombycinaなどの砂漠に住むアリである。本研究の目的は、高い熱耐性を持つことが知られる砂漠アリが、どのように高温下でも活動しているかを比較生理学的に解明することである。これまでにC. bombycinaには熱耐性能を高める何らかの代謝物があるとの仮説を立てて、熱耐性の低いアリやショウジョウバエと比較代謝解析を行なってきた。熱耐性の低い種においては45度10分の熱処理によって、メタボロームが一様にシフトする。一方、驚くべきことに、C. bombycinaのメタボロームは熱処理によってほとんど変動しないことが分かった。特にアミノ酸でありリシンが少ないことが明らかとなった。そこで、ショウジョウバエにリシン制限餌を食べさせたところ、熱耐性が増大した。リシン制限餌は、オスについてもメスについてもその熱耐性を増大させたが、いずれも熱応答タンパク質の発現には影響しなかった。そこでRNAseq解析を行い、リシン制限下で変動するいくつかの遺伝子を同定した。また、リシン制限によりオートファジーが亢進することが考えられたが、オートファジーの変異体においてもリシン制限による熱耐性の増大が認められた。