共同研究報告書


研究区分 一般研究

研究課題

 ストレス依存的昆虫自然免疫活性変動の解析
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

 都築誠司 佐賀大農学部 特別研究員

2

 松本均 佐賀大農学部 非常勤研究員

3

 落合正則 北大低温研

研究目的 　脊椎動物のように獲得免疫系を持たない昆虫は、自然免疫系のみで外界からの病原微生物の侵入・感染を防いでいる。脊椎、無脊椎を問わず全ての動物体内では、病原菌の感染を伴わなくとも、様々な外的・内的要因によって免疫活性は変動していることが知られている。しかし、そうした病原菌の侵入を伴わない様々な外的環境要因（ストレス）によって影響を受ける免疫活性の分子調節機構については、必ずしも十分に研究が進んでいるとは言い難い。本研究では、獲得免疫系を持たない昆虫を用いて、この異物侵入非依存的な自然免疫活性調節機構を明らかにする。
　　
研究内容・成果 　免疫系は、外界からの病原菌や異物侵入時にその排除に当たる重要な生体防御機構である。ショウジョウバエにおいては、TollおよびImd情報伝達経路が病原菌感染時の自然免疫活性化調節を担っており、前者はカビやグラム陽性菌の侵入時、後者はグラム陰性菌の侵入時に活性化し、最終的に抗菌ペプチド遺伝子の発現誘導を行うことが知られている。しかし、昆虫を含む全ての動物の免疫活性は感染時にのみ変動するものではなく、様々な内的あるいは外的要因によって影響を受けていることを私達は感覚的に知っている。にも拘らず、感染に依存しない免疫活性の調節機構については、哺乳類においてさえ十分には解析が進んでいないのが現状と言える。本研究しおいては、昆虫サイトカインGrowth-blocking peptide (GBP)に着目し、体液性自然免疫におけるがGBPの役割について解析を行った。GBPに着目した理由は、GBPが寄生を始め低温や高温などの温度ストレス、機械的物理的ストレスなど、様々な外界からのストレスによって、鱗翅目昆虫（ガやチョウの仲間）の幼虫体液濃度が上昇することを既に確認していたからである。
　まず、カイコを用いてカイコGBPの効果を調べた結果、GBP注射による抗菌ペプチド遺伝子（セクロピン、アタシン、グロベリン）の発現上昇が確認された。さらに、これらの抗菌ペプチドは温度ストレスによっても上昇すること、そして、このストレス依存的抗菌ペプチド上昇は、抗カイコGBP抗体による前処理によって抑制されることを明らかにした。こうしたカイコにおけるGBP依存的自然免疫活性調節機構が、キイロショウジョウバエにおいても同様に存在するか？という疑問について更に解析を進め、最終的に、予想通りの結果を得た。即ち、キイロショウジョウバエにおいても、カイコ同様、GBPは感染・非感染を問わず、様々なストレス環境下に上昇する抗菌ペプド遺伝子発現の調節に必須のサイトカインであることを証明した。
　　
成果となる論文・学会発表等 Yamaguchi， K.， Matsumoto， H.， Ochiai， M.，Tsuzuki， S.， and Hayakawa， Y. A stress-responsive cytokine-like gene regulates insect larval growth. Insect Biochem. Molec. Biol.， in press. DOI:10.1016/j.ibmb2011.11.0009

Tsuzuki， S.， Ochiai， M.， Matsumoto， H.， Kurata， S.， Ohnishi， A.， and Hayakawa， Y. Drosophila growth-blocking peptide-like factor mediates acute immune reactions during infectious and non-infectious stress. Scientific Report， in press， DOI:10.1038/srep00210