カイコガの季節的多型化を形成する新規のニューロペプチドBursiconとその受容体の役割

Core Concepts

低温条件下で、Bursicon シグナリングパスウェイが活性化され、Bursicon ヘテロダイマーが Bursicon 受容体を介して、キチン合成経路を調節することで、カイコガの夏型から冬型への移行を仲介する。さらに、miR-6012 が Bursicon 受容体を標的とすることで、この季節的多型化を調節する。

Abstract

本研究は、カイコガ(Cacopsylla chinensis)の季節的多型化における新規のニューロペプチド Bursicon とその受容体の機能を明らかにしている。
まず、CcBurs-α と CcBurs-β の2つの Bursicon サブユニットを同定し、低温処理や温度受容体 CcTRPM のノックダウンによって、これらの発現が制御されることを示した。次に、CcBurs-α、CcBurs-β、またはその両方のノックダウンにより、キチン含量、キューティクル厚さ、夏型から冬型への移行率が著しく低下することを明らかにした。これは、Bursicon が季節的多型化の移行に重要な役割を果たすことを示している。
さらに、CcBurs-R がBursiconの受容体であり、CcBurs-αβヘテロダイマーの上流シグナルを調節することで、夏型から冬型への移行に関与することを見出した。最後に、miR-6012 がCcBurs-Rを標的とし、Bursiconシグナリングを調節することで、季節的多型化に関与することを明らかにした。
以上の結果から、低温条件下でBursiconシグナリングが活性化され、キチン合成経路を介して、カイコガの夏型から冬型への移行を仲介することが示された。さらに、miR-6012 がCcBurs-Rを標的とすることで、この季節的多型化を調節していることが明らかになった。本研究は、昆虫の季節的多型化における新規の神経内分泌制御機構を解明したものである。

Stats

10°C処理により、CcBurs-αとCcBurs-βの発現が有意に上昇した。
CcBurs-αまたはCcBurs-βのノックダウンにより、キューティクルの色素含量が約0.18、0.19に減少した(対照群0.85)。
CcBurs-αまたはCcBurs-βのノックダウンにより、キューティクルのキチン含量が約0.33、0.32に減少した(対照群1.00)。
CcBurs-αまたはCcBurs-βのノックダウンにより、キューティクル厚さが約1.44 μm、1.53 μmに減少した(対照群3.39 μm)。
CcBurs-αまたはCcBurs-βのノックダウンにより、夏型から冬型への移行率が約25.48%、26.03%に減少した(対照群84.02%)。

Quotes

「低温条件下で、Bursicon シグナリングパスウェイが活性化され、Bursicon ヘテロダイマーが Bursicon 受容体を介して、キチン合成経路を調節することで、カイコガの夏型から冬型への移行を仲介する。」
「miR-6012 がCcBurs-Rを標的とすることで、この季節的多型化を調節している。」

Key Insights Distilled From

The fascinating role of neuropeptide Bursicon and its receptor in shaping insect seasonal polyphenism

by Zhang,Z., Li... at www.biorxiv.org 04-09-2024

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.04.06.588405v1

Deeper Inquiries

Bursicon以外の神経内分泌因子がカイコガの季節的多型化にどのように関与しているか?

カイコガの季節的多型化において、Bursicon以外の神経内分泌因子も重要な役割を果たしています。これらの因子は、環境刺激に応答して遺伝子発現を調節し、形態や生理学的特性の変化を引き起こす可能性があります。例えば、インスリン、ドーパミン、エクジソンなどの神経内分泌因子は、昆虫の多型化において重要な役割を果たしています。これらの因子は、季節的な環境変化に応じて昆虫の成長、発達、および行動の調節に関与しています。したがって、Bursicon以外の神経内分泌因子もカイコガの季節的多型化において重要な役割を果たしている可能性があります。

Bursicon受容体以外の下流シグナル経路はどのように季節的多型化を調節しているか?

Bursicon受容体以外の下流シグナル経路は、カイコガの季節的多型化を調節するために重要な役割を果たしています。これらのシグナル経路は、Bursicon受容体を介して受容された情報を細胞内に伝達し、特定の遺伝子の発現を制御することができます。例えば、キチン生合成経路の酵素遺伝子や他の関連遺伝子が、季節的多型化の調節に関与している可能性があります。これらの下流シグナル経路は、Bursicon受容体と連携して、カイコガの形態や生理学的特性の変化を調節しています。

植物の環境適応性とカイコガの季節的多型化にはどのような共通点があるか?

植物の環境適応性とカイコガの季節的多型化にはいくつかの共通点があります。まず、両者は環境刺激に応答して形態や生理学的特性を変化させる能力を持っています。植物は季節の変化や気候条件に適応するために、成長や開花のタイミングを調節します。同様に、カイコガも季節的な環境変化に適応するために、夏型から冬型への形態変化を行います。さらに、両者は内部の神経内分泌因子やシグナル経路を介して環境刺激に対応しています。植物の成長や発達は、内部のホルモンや遺伝子の調節によって制御されることが知られており、カイコガの季節的多型化も同様に神経内分泌因子やシグナル経路によって調節されています。これらの共通点から、植物の環境適応性とカイコガの季節的多型化は、生物の環境変化に対する適応戦略として類似したメカニズムを共有していると言えます。