共同研究報告書


研究区分 一般研究

研究課題

 ストレス環境下での昆虫の自然免疫
新規・継続の別 新規
研究代表者／所属 佐賀大農学部
研究代表者／職名 教授
研究代表者／氏名 早川洋一

研究分担者／氏名／所属／職名
　
氏　　名
所　　属
職　　名

1

 吉賀豊司 佐賀大農学部 助教

2

 落合正則 北大低温研

研究目的 　昆虫を含む全ての生物の免疫活性は、種々のストレス（温度、酸化、振動、忌避物質など）によって大きく影響を受ける。本研究はそうしたストレス環境下での生物の免疫活性調節機構を明らかにすることを最終目標としている。今年度は、カイコやキイロショウジョウバエの幼虫を材料に用い、昆虫サイトカインGrowth-blocking peptide (GBP)の生理機能を解析する。特に、焦点を昆虫の生体防御の主体である自然免疫系に当てる。具体的には、液性免疫の一種である抗菌ペプチドの誘導に着目し、GBPがその遺伝子発現調節に関与しているかどうかを明らかにする。
　　
研究内容・成果 　本研究で私達はショウジョウバエのGBPを同定し、生体内におけるGBPの生理機能、特に生体防御に関する解析を行った。これは、予備実験によって、カイコGBPが血球を活性化し、その過程で抗菌ペプチドの分泌を促す可能性が示唆されたからであった。まず、カイコの終齢幼虫に10 pmol/larva GBPを注射したところ、Cecropin A， Attacin， Moricinといった抗菌ペプチド遺伝子の発現上昇が観察された。さらに、異物パターン認識受容体であるペプチドグリカン認識タンパク質（peptidoglycan recognition protein， PGRP)の発現上昇も観察された。カイコにおいてGBPによる抗菌ペプチド誘導活性が確認できたことから、次に、この分野の研究が最も進んでいるショウジョウバエで検証することにした。
　まず、ショウジョウバゲノムには、GBP様ペプチドをコードする遺伝子が5種類存在し、その内の3種類が幼虫体内で発現していることを確認した。ショウジョウバエの生体内での発現が確認できた3種類のGBPの内、構造的に最も鱗翅目GBPに近いCG15917遺伝子に焦点を絞って解析を進めた。UAS-Gal4のエンハンサートラップ法を用い、UAS-CG15917遺伝子コンストラクトを導入したトランスジェニック系統を作成した。この系統と熱ショックエレメントを持つGal4系統とを交配させ、F1世代の幼虫を実験に用いた。F1世代幼虫に熱ショックを与えてGBPを強制発現させたところ、Diptericin， Cecropin， Metchnikowinといった抗菌ペプチド遺伝子発現上昇が観察された。さらに、カイコの場合と同様に異物認識受容体であるPGRS-SAとGram-negative binding protein-1 (GNBP-1)の発現上昇が観察された。
以上の結果は、昆虫には同一ファミリーを形成する低分子ペプチド性サイトカインが広く存在し、多くの重要な生理機能を担っていることを証明した。特に、　今回、GBPの新規生理機能として昆虫体内における抗菌ペプチド誘導活性が明らかになった。カイコ幼虫にGBPを注射することによって数時間後にCecropin A， Attacin， Moricinといった抗菌ペプチドの転写レベル上昇が確認された。こうした、自然免疫活性をショウジョウバエ幼虫においても実証することに成功した。特に、ショウジョウバエにおいては、GBPによるDiptericin， Cecropin， MetchnikowinといったToll， Imdの両活性化経路に跨がる抗菌ペプチド遺伝子の発現上昇が確認できた。これは、これまでの報告にはない抗菌ペプチド遺伝子発現パターンでもあり、大変興味深い結果となった。
　　
成果となる論文・学会発表等