昆虫幼若ホルモンの細胞膜受容体としてCAD96CAとFGFR1が機能する

Core Concepts

CAD96CAとFGFR1は昆虫幼若ホルモンの細胞膜受容体として機能し、幼若ホルモンシグナルを伝達する。

Abstract

本研究では、ワタアブラムシ(Helicoverpa armigera)を モデル生物として、受容体型チロシンキナーゼ(RTK)のCAD96CAとFGFR1が昆虫幼若ホルモンの細胞膜受容体として機能することを明らかにした。 主な結果は以下の通り: 20種類のRTKの中から、CAD96CAとFGFR1が幼若ホルモンIII(JH III)に高い親和性を持つことが示された。 CAD96CAとFGFR1のノックアウトやノックダウンにより、幼若ホルモン応答遺伝子の発現低下、カルシウムシグナルの減少、MET1とTaimanのリン酸化の抑制が観察された。 CAD96CAとFGFR1をヒト細胞HEK-293Tに過剰発現させると、JH IIIによる細胞内カルシウム濃度の上昇が誘導された。 CAD96CAとFGFR1のJH III結合領域の解析から、CAD96CAの51-151アミノ酸領域、FGFR1の101-301アミノ酸領域がJH III結合に重要であることが明らかになった。 以上の結果から、CAD96CAとFGFR1が昆虫幼若ホルモンの細胞膜受容体として機能し、幼若ホルモンシグナルを伝達することが示された。この知見は昆虫発生の理解を深め、新しい環境に優しい昆虫成長調整剤の開発につながる可能性がある。

Stats

JH IIIに対するCAD96CAの解離定数(Kd)は11.96 ± 1.61 nMであった。 JH IIIに対するFGFR1の解離定数(Kd)は23.61 ± 0.90 nMであった。 MET1-CopGFP-Hisのジュベニルホルモンに対する解離定数(Kd)は6.38 ± 1.41 nMであった。

Quotes

"CAD96CAとFGFR1は昆虫幼若ホルモンの細胞膜受容体として機能し、幼若ホルモンシグナルを伝達する。" "CAD96CAの51-151アミノ酸領域、FGFR1の101-301アミノ酸領域がJH III結合に重要である。"

Key Insights Distilled From

Receptor tyrosine kinases CAD96CA and FGFR1 function as the cell membrane receptors of insect juvenile hormone

by Li,Y.-X., Ka... at www.biorxiv.org 02-28-2024

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.27.582377v1

Deeper Inquiries

幼若ホルモンシグナルの伝達経路において、CAD96CAとFGFR1以外のどのようなシグナル分子が関与しているか?

幼若ホルモン（JH）シグナル伝達経路には、CAD96CAとFGFR1以外にも重要なシグナル分子が関与しています。例えば、A. aegyptiでは、受容体チロシンキナーゼ（RTKs）がJHによって誘導される急速なイノシトール1,4,5-トリスリン酸、ジアシルグリセロール、細胞内カルシウムの増加に関与し、これによってカルシウム/カルモジュリン依存性プロテインキナーゼII（CaMKII）の活性化が引き起こされ、METおよびTaiのリン酸化が促進され、JHに対するKr-h1遺伝子の転写が引き起こされます（Liu et al., 2015）。また、H. armigeraの場合、JHはRTKおよびPKCタンパク質キナーゼを介してウルトラスピラクル（USP）のリン酸化を誘導します（Gao et al., 2022）。これらの研究から、RTKがJHシグナルの伝達に重要な役割を果たしていることが示唆されています。

幼若ホルモンシグナルの伝達経路において、CAD96CAとFGFR1以外の細胞膜受容体は、幼若ホルモンシグナルにどのように関与しているのか?

CAD96CAとFGFR1以外の細胞膜受容体は、幼若ホルモンシグナルの伝達において異なる役割を果たしています。これらの受容体はJH IIIの結合親和性が低いため、MET1とTAIのリン酸化を調節することなく、JH IIIシグナルを伝達します。そのため、CAD96CAとFGFR1以外の受容体は、JH IIIシグナルの一部の段階でのみ関与しており、JH IIIの結合においてはMET1よりも低い結合親和性を示しています。

昆虫の発生や変態過程において、CAD96CAとFGFR1以外の受容体がどのような役割を果たしているか?

CAD96CAとFGFR1以外の受容体は、幼若ホルモンシグナル伝達において異なる役割を果たしています。これらの受容体は、JH IIIに対する高い親和性を持ち、JH IIIシグナルを伝達することで、幼若ホルモンによる遺伝子発現や細胞内カルシウムの増加を調節し、MET1およびTAIのリン酸化を促進します。このように、CAD96CAとFGFR1以外の受容体は、昆虫の発生や変態過程においてJH IIIシグナルの伝達に重要な役割を果たしています。