昆虫の変態は性別によって異なる方法で制御されている

Concetti Chiave

昆虫の変態過程では、miR-277/34クラスターのメンバーが雌雄で異なる遺伝子経路を制御することで、性別差を生み出している。

Sintesi

本研究では、ショウジョウバエの雌雄の幼虫期から蛹期にかけての転写体プロファイルを解析し、miR-277/34クラスターのメンバーが昆虫の変態に関与していることを明らかにした。

まず、ゲノムワイドの予測と in vitroのルシフェラーゼアッセイを組み合わせることで、miR-277/34クラスターのメンバーがセスキテルペノイド経路の受容体AstC-R1と転写因子Kr-h1を標的とすることを示した。

次に、miR-277とmiR-34の個別ノックアウト変異体を作出し、解析したところ、これらのノックアウトはAstC-R1とKr-h1の発現、セスキテルペノイドおよびエクダイソン hormone titreを変化させることが分かった。さらに、miR-277とmiR-34ノックアウト変異体の転写体解析から、これらのマイクロRNAが雌雄で異なる遺伝子経路を制御していることが明らかになった。

以上の結果から、miR-277/34クラスターのメンバーが昆虫の変態過程における性別差の制御に重要な役割を果たしていることが示された。

Statistiche

雌雄の幼虫期から蛹期にかけて2,548個の遺伝子が雌で、2,650個の遺伝子が雄で差異的に発現していた。
雌雄で共通して9個のマイクロRNAが変態過程で差異的に発現していた。
miR-277ノックアウトでは、Kr-h1の発現が雌雄の幼虫期と蛹期で有意に低下していた。
miR-277ノックアウトでは、AstC-R1の発現が蛹期で有意に変化していた。
miR-277ノックアウトでは、セスキテルペノイド(JHB3、JH III、FA)とエクダイソン(20E)のホルモンレベルが雌で変化していたが、雄では変化がなかった。

Citazioni

"昆虫の変態は、ecdysteroids、neuropeptides、およびsesquiterpenoids(juvenile hormone)の3つの主要なホルモングループによって厳密に制御されている。"
"これまでの研究では、昆虫の変態過程における性別差が知られているものの、そのような性別差がどのように制御されているかは明らかではなかった。"
"本研究では、miR-277/34クラスターのメンバーが雌雄で異なる遺伝子経路を制御することで、昆虫の変態過程における性別差を生み出していることを明らかにした。"

Approfondimenti chiave tratti da

Insect metamorphosis is regulated differently between sexes by members of a microRNA cluster

by Li,C., Chan,... alle www.biorxiv.org 06-27-2024

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.25.600558v3

Domande più approfondite

昆虫の変態過程における性別差の制御メカニズムは、他の昆虫種でも共通して見られるのだろうか。

昆虫の変態過程における性別差の制御メカニズムは、他の昆虫種でも共通して見られる可能性があります。研究によると、性別によるホルモンの違いや遺伝子発現の差異が、変態の進行や形態の変化に影響を与えることが示されています。特に、miR-277/34クラスターのようなマイクロRNAが、性別特異的にホルモン経路を調節することが明らかになっています。このようなメカニズムは、他の昆虫種でも類似の遺伝子やホルモン経路が存在するため、共通して見られると考えられます。例えば、他のハエや甲虫でも、性別によるホルモンの役割や遺伝子の発現パターンが変化することが報告されており、これが変態過程における性差の制御に寄与していると推測されます。

miR-277/34クラスターの機能は、変態以外の生物学的プロセスでも性別差に関与しているのだろうか。

miR-277/34クラスターは、変態以外の生物学的プロセスでも性別差に関与している可能性があります。研究によると、miR-277は、サーカディアンリズムや寿命、神経変性、代謝調節など、さまざまな生物学的プロセスに関与していることが示されています。特に、性別によるホルモンの違いがこれらのプロセスに影響を与えることが考えられ、miR-277/34クラスターが性別特異的な応答を調節する役割を果たしている可能性があります。例えば、オスとメスで異なるホルモンレベルが、代謝や行動に影響を与えることが知られており、これに関連する遺伝子の発現がmiR-277/34によって調節されることで、性別差が生じると考えられます。

昆虫の変態過程における性別差の制御メカニズムは、他の動物種の性別差の制御にも示唆を与えるだろうか。

昆虫の変態過程における性別差の制御メカニズムは、他の動物種の性別差の制御にも示唆を与えると考えられます。特に、ホルモンの役割や遺伝子発現の調節が、性別特異的な形態や行動に影響を与えるという点で、昆虫と他の動物種との間に共通点が見られます。例えば、哺乳類においても、性ホルモンが発達や行動に与える影響が広く研究されており、これらのメカニズムが昆虫における性差の制御と類似している可能性があります。また、マイクロRNAのような非コーディングRNAが、性別による遺伝子発現の調節に関与していることは、他の動物種でも確認されており、これが性別差の制御において重要な役割を果たすことが示唆されています。したがって、昆虫の研究から得られた知見は、他の動物種における性別差の理解を深める上で有益であると考えられます。