滝谷重治 准教授 / TAKIYA, Shigeharu

遺伝子はどのように働くのか

滝谷重治 准教授 /  TAKIYA, Shigeharu

研究分野・テーマ・内容

研究分野 分子生物学
研究テーマ 遺伝子の働きと制御から昆虫の発生と分化を理解する

研究内容

 動物の体節の性質や体の構造の決定に関わるHox遺伝子の役割は教科書にも載っていますが、分子レベルでの作用機構は未だ十分に理解されていません。また、昆虫の幼虫脱皮と変態が脱皮ホルモンと幼若ホルモンによって制御されていることは知られているものの、幼若ホルモンの作用機構がほとんど明らかになっていないため、特に幼虫脱皮の詳しい仕組みは理解されていません。これらの制御がどのような仕組みで起こるのか、最も家畜化された昆虫であるカイコを用いて、遺伝子の働きや転写因子の性質を独自の視点で調べることで明らかにしていきたいと考えています。さらに、鱗翅目(チョウ・ガ)に固有な遺伝子の機能や、鱗翅目の系統関係について解析をしています。

分子生物学の関連画像

メッセージ

昆虫は極めて多様な方向に進化しており、ショウジョウバエのような一つのモデル生物を研究するだけでは様々な問題を明らかにしていくことはできません。昆虫の間での比較が重要になってきます。カイコは飼育が最も容易な鱗翅目昆虫です。鳴いたり、感情を表現することはありませんが、幼虫を飼育していると愛らしい生き物だと感じられます。この小さな生物の中に隠されている大きな謎を一つ一つ解き明かしていきたいと考えています。昆虫に興味のある人、遺伝子の働きに興味のある人、研究室をのぞいてみてください。

参考文献・論文・著書

  • ホメオボックス・ストーリー 形づくりの遺伝子と発生・進化
    ワルター・J・ゲーリング 浅島誠 監訳 東京大学出版会

nameTAKIYA shigeharu

Research subject

Specialized field

Molecular Entomology

Key words

・Transcriptional regulation in the silkworm
・Molecular basis of the target selectivity of homeodomain-containing transcriptional factors
・Larval ecdysis
・Silk genes

Research subject

The silk has been used for textiles for more than five thousand years, and the silkworm Bombyx mori is the most domesticated insect. The silk fiber protein (fibroin) and glue proteins (sericins) are produced in the silk gland of the silkworm. Expression of the silk protein genes starts just after the completion of silk gland development during embryogenesis, is repeatedly turned on in feeding stages and off in molting stages during larval development, and finally, a large number of mRNAs for the silk genes and a vast amount of silk proteins are produced in the last instar for spinning a cocoon. Such temporal specific expression of the silk genes is thought to be under the regulation of two insect hormones, ecdyson and juvenile hormone, which regulate also larval to larval ecdysis and metamorphosis.

The silk gland is divided into three parts, anterior, middle and posterior regions. The fibroin heavy chain (fibH) and fibroin light chain (fibL) genes are expressed specifically in the posterior silk gland (PSG), and the sericin-1, -2 and -3 (ser-1, -2 and -3) genes are expressed in the middle silk gland (MSG). The spatiotemporal specificity of the silk genes is finely regulated through larval development. Our laboratory is investigating the molecular mechanisms those regulate expression of the silk genes from two aspects. The first one is the roles of Hox genes and homeodomain-containing transcriptional factors in the silk gene expression. The promoter region of the fibH and ser-1 genes contains many homeodomain-binding sequences. The second one is to decipher the action process of ecdyson and juvenile hormone on the silk genes, and the molecular mechanisms underlying the hormone actions.

message

references

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  • Kimoto M., Yamaguchi M., Fujimoto Y. and Takiya S. (2010) Expression profiles of the genes for nine transcription factors and their isoforms in the posterior silk gland of the silkworm Bombyx moriJ. Insect Biotech. Sericol. 79, 31-43
  • Takiya S., Ishikawa T., Ohtsuka, K., Nishita Y. and Suzuki Y. (2005) Fibroin-modulator-binding protein-1 (FMBP-1) contains a novel DNA binding domain, repeats of the score and three amino acid peptide (STPR), conserved from C. elegans to humans. (2005) Nucleic Acids Res. 33, 786-795.
  • Kimoto M., Tsubota T., Uchino K., Sezutsu H. and Takiya S. (2014) Hox transcription factor Antp regulates sericin-1 gene expression in the terminal differentiated silk gland of Bombyx mori. Dev. Biol. 386, 64-71
  • Ohno K., Sawada J-i., Takiya S. Kimoto M., Matsumoto A., Tsubota T., Uchino K., Hui C-c., Sezutsu H., Handa H. and Suzuki Y. (2013) Silk gland factor-2, involved in fibroin gene transcription, consists of LIM homeodomain, LIM-interacting, and single-stranded DNA-binding proteins. J. Biol. Chem. 288, 31581-31591