生物?環境
栄養に応答して発育を制御する神経とホルモンの新しいメカニズムの発見 ～はらぺこの幼虫が満腹になると蛹になる仕組み～
365体育投注生命環境系の丹羽隆介准教授と日本学術振興会特別研究員(RPD)の島田（丹羽）裕子研究員は、キイロショウジョウバエを主材料として、ステロイドホルモンの生合成を促す新しいメカニズムを発見しました。
ステロイドホルモンは、生物種を問わず、個体の発育や恒常性の維持、さらには性的な成熟に重要な役割を担います。ステロイドホルモンは、特に子供から大人への成長に際して適切なタイミングで生合成されることが重要ですが、その生合成のタイミングを調節する仕組みには未だ不明な点が多く残されています。
本研究では、昆虫のステロイドホルモン生合成器官にセロトニン産生神経SE0PGが作用することを明らかにしました。SE0PG は、幼虫が摂取する栄養量に応じて神経突起の形を変化させ、ステロイドホルモンが合成されるタイミングを調節する機能を担っています。このことにより、幼虫が蛹になるタイミングが調節されます。今回の成果は、昆虫が外環境に応じて発育プログラムを柔軟に変化させる仕組みの一端を明らかにすると共に、ヒトを含む高等動物におけるセロトニンの役割とステロイドホルモン生合成調節機構について新たな知見へとつながることが期待されます。
図 昆虫の発生の進行とエクジステロイド（脱皮ホルモン）の関係
ステロイドホルモンは、生物種を問わず、個体の発育や恒常性の維持、さらには性的な成熟に重要な役割を担います。ステロイドホルモンは、特に子供から大人への成長に際して適切なタイミングで生合成されることが重要ですが、その生合成のタイミングを調節する仕組みには未だ不明な点が多く残されています。
本研究では、昆虫のステロイドホルモン生合成器官にセロトニン産生神経SE0PGが作用することを明らかにしました。SE0PG は、幼虫が摂取する栄養量に応じて神経突起の形を変化させ、ステロイドホルモンが合成されるタイミングを調節する機能を担っています。このことにより、幼虫が蛹になるタイミングが調節されます。今回の成果は、昆虫が外環境に応じて発育プログラムを柔軟に変化させる仕組みの一端を明らかにすると共に、ヒトを含む高等動物におけるセロトニンの役割とステロイドホルモン生合成調節機構について新たな知見へとつながることが期待されます。
図 昆虫の発生の進行とエクジステロイド（脱皮ホルモン）の関係
十分な栄養がある富栄養環境でキイロショウジョウバエを飼育した場合、適切なタイミングでステロイドホルモンが生合成されて、胚発生、脱皮、蛹化、羽化という変態が誘導されます。一方、貧栄養環境で飼育された場合には、十分量のステロイドホルモンが合成されません。幼虫は摂食し続けるため、蛹化のタイミングが遅れます。