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바카라 양방 곤충, 개미는 복잡한 바카라 양방 집단에 산다 특히, 그룹의 대다수를 구성하는 노동 개미는 각 개인이 다른 직업을 공유합니다노동부일반적으로 젊은이들은 둥지에서 어린이를 키울 책임이 있으며, 노인은 음식을 수집하고 야외에서 순찰 할 책임이 있습니다 작업 개미의 행동에 이러한 변화가 발생함에 따라, 주변의 외부 환경은 극적으로 변화하며, 특히 둥지 밖에서 일하는 노인 개인은 온도와 습도의 변화를 경험해야하며 지표면의 건조한 환경에서 견딜 수 있어야합니다 이제는 곤충에서 인간을 포함한 포유 동물에 이르기까지 진화론 적으로 널리 보존되었습니다옥시토신-바소프레신 패밀리 펩티드인 이노 토신은 탄화수소의 합성을 제어하여 신체 표면으로부터의 물의 증발을 방지하고 가뭄 저항에 중요한 역할을하며, 노동 개미의 바카라 양방적 분열을 지원하는 신체의 건축 메커니즘에 중요한 역할을한다
이 연구는 곧 이용 가능할 것입니다National Academy of Sciences USA의 절차에 온라인으로 게시되었습니다 (국립 과학 아카데미의 절차)
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| 개별 식별 바코드 (왼쪽) 및 이노토신 (오른쪽)을 운반하는 노동 개미를 통한 가뭄 환경 저항을 통제하기위한 메커니즘 |
우리 인간을 포함한 많은 살아있는 유기체가 바카라 양방적입니다 인간, 영장류 및 설치류에 대한 최근의 연구에 따르면 옥시토신 및 바소프레신과 같은 펩티드 호르몬이 부착, 육아 및 침략과 같은 바카라 양방적 행동을 통제하는 데 관여합니다
옥시토신 및 바소프레신 (옥시토신-바소프레신 패밀리 펩티드)과 동일한 패밀리에 속하는 펩티드는 어류, 조류 및 곤충, 심지어 절지 동물로 고도로 보존됩니다 그러므로, 이들 패밀리 펩티드의 생리적 역할, 특히 바카라 양방적 행동에 대한 그들의 관여는 유기체의 바카라 양방적 행동의 메커니즘과 진화를 명확하게하는 데 중요한 통찰력을 제공 할 것으로 예상된다 그러나, 비 포유류 유기체에서, 옥시토신-바소프레신 패밀리 펩티드에 의한 바카라 양방적 행동을 조절하는 메커니즘에 대한 많은 미지의 사람들이 있었다
바카라 양방는 고급 생물학적 상호 작용을 포함하는 생물학적 현상에 중점을 둔 다양한 곤충의 고급 생물학적 기능을 명확하게하기 위해 노력하고 있습니다 도쿄 대학은 일본에서 가장 큰 화합물 라이브러리 중 하나를 보유하고 있으며이를 사용하여 약물 발견 종자를 탐색 한 것으로 입증 된 기록을 가지고 있습니다 Lausanne University는 또한 개별 식별 바코드를 사용하여 개미 및 꿀벌과 같은 사회 곤충의 사회적 행동을 정량화하는 시스템을 구축하는 것으로 입증되었으며, 사회 곤충의 생태 시스템과 통제 메커니즘을 명확히하기 위해 노력해 왔습니다 이번에는 각 연구소의 연구 축적을 활용하여 옥시토신-바소프레신 패밀리 펩티드 인 이노 토신의 생리적 기능을 탐구하는데, 이는 인간과는 거리가 멀지 만 특히 사회적 특성을 가진 곤충입니다
또한,이 연구 및 개발은 과학 연구를위한 교육, 문화, 스포츠, 과학 및 기술의 후원 연구 프로젝트, 새로운 학문적 현장 연구 "진화 및 신경 공감의 기반"(문제 이름 : 개체의 개입에 의존하는 바카라 양방적 행동을 제어하는 신경 메커니즘의 설명), 일본의 의료 및 개발 기관 (AMBED) (AMED) (AMED) (AMED) (AMED)의 신경 메커니즘을 제어하는 새로운 학술 현장 연구 "진화 및 신경 메커니즘 (Problem of Interciation of Interbination and Development) (AMED)의 지원을 받았다 (PRIME) "모든 생명 과정에 대한 개인의 저하 메커니즘의 설명"연구 개발 분야의 연구 및 개발 주제 "개인의 기능적 쇠퇴 및 그들의 메커니즘에 대한 바카라 양방적 환경의 영향을 밝히는"(연구 및 개발 대표 : Furuto Hiko, JP18GM6110014), 기타 생명 과학 프로젝트 (JP1701010)
반 바카라 양방적 곤충은 여왕과 남성 개미와 같은 생식 계급으로 구성된 바카라 양방 집단 (식민지)과 재생산 능력이없는 노동 개미로 알려진 비 생식 계급에 산다 노동 개미들 사이에서 각 회원은 서로 다른 노동 분업을 가지고 있으며, 각 회원은 다른 일자리를 책임지고, 어릴 때, 그들은 오랜 시간 동안 둥지에 머무르고 아이들을 키우는 것과 같은 내부 업무에 참여하고, 나이가 들어감에 따라, 그들의 작업은 음식을 잡고 야외에서 순찰하는 것과 같은 외부의 업무 활동으로 이동합니다 따라서, 우리가 두 종류의 개미에서 이노토신 및 이노 토신 수용체의 발현 수준을 조사했을 때, 그들은 퀸 개미 및 남성 개미와 같은 생식 계급보다 작업 개미에서 더 높게 발현되었다 (도 1A) 특히, 외부 작업을 담당하는 노인들에게는 더 높이 표현되었습니다 (그림 1b)
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| 그림 1 바카라 양방 계급 사이의 이노 토신과 그 수용체의 발현 수준 비교 |
노동 개미에서 노후화와 노동 분업은 밀접한 관련이있다 따라서, 이러한 유전자 발현의 변화가 개인의 연령 또는 업무 행동의 변화와 관련이 있는지 여부를 결정하기 위해, 우리는 젊은 작업 개미가 바카라 양방적 환경을 인위적으로 변화시키고 작업 활동을 시작하는 실험을 수행했습니다 원래 식민지에서 일한 10 명의 작업 개미만이 수집되어 작은 상자에 보관되었으며, 개인은 수유지면에서 6 일의 체류, 여행 거리 및 개별 식별 바코드를 사용하여 둥지에서 보낸 시간을 측정하는 데 사용되었습니다 (그림 2A) 결과적으로 10 마리의 동물 중 2 ~ 3 개가 식품과 순찰을 빠르게 수집하기 시작했으며 (그림 2B) 10 명의 젊은 노동 개미들 사이에서 새로운 노동 분할이 수행되었습니다 또한, 더 긴 개인이 여행했기 때문에, 이노 토신의 발현 수준이 높아져 발현되고 양의 상관 관계가 높았으며 (도 2C), 이노 토신의 발현 수준은 개인의 행동 패턴과 어떤 종류의 관계를 가졌다 고 추론되었다 한편, 이노 토신 수용체의 발현 수준과 이동 거리 사이에는 상관 관계가 관찰되지 않았다
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그림 2 노동 분업으로 인한 이노 토신 발현 수준의 변화
(c)는 다른 식민지에 대한 실험 결과를 보여줍니다 |
이노 토신 수용체는 노동 개미의 복부에 있습니다enosite12562_12780RNA 간섭 (RNAI)이노토신 수용체 발현을 억제하기 위해 유전자 녹다운 방법을 사용했으며 (도 3B), 신체 표면 탄화수소의 합성에 필수적인 효소이다사이토 크롬 P450| 산화물 제도라는 산화물체 타제 중 하나입니다CYP4G1의 표현 수준 감소했다 (그림 3c)
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| 그림 3 이노 토신 수용체 (a) 및 이노 토신 수용체 녹다운 (b) 및CYP4G1유전자의 발현 변화 (c) |
또한, 배양 된 세포를 사용한 이노 토신 신호의 활성을 측정하기위한 실험 시스템이 구성되었고, 이노 토신 수용체를 억제하는 3 개의 화합물은 도쿄 대학에 의해 운반 된 대략 220,000 화합물의 라이브러리로부터 확인되었다 (도 4A, b) 이들 화합물을 노동 개미에 투여 할 때, 이들은 RNAI를 이용한 유전자 녹다운 실험과 유사 하였다CYP4G1의 표현 수준 감소 (도 4C) 및 신체 표면의 탄화수소의 양이었다 (도 4D)
우리는 이노 토신 신호로 인해 신체의 탄화수소의 변화가 작업 개미에 어떤 생리 학적 역할을하는지 조사했습니다 일반적으로 노동 개미는 음식없이 며칠 동안 생존 할 수 있지만 물을 이용할 수없고 생존 할 수없는 환경에 취약합니다 따라서, 습도가 바뀌고 섭취 할 수있는 물의 양이 제한 된 상황에서 생존율을 측정 하였다 (도 4E) 결과적으로, 습도 55%에서, 억제제 (대조군)를 투여하지 않은 집단과 억제제를 투여 한 집단 사이의 생존율에는 차이가 없으며 유체 섭취가 제한되었으며 노동 개미는 상대적으로 낮은 습도가있는 환경에서 살아남을 수 없다는 것이 밝혀졌다 한편, 85%의 높은 습도 조건 하에서, 대조군의 생존율은 55% 습도 조건에서 비교하여 상당히 개선되었지만, 억제제 그룹에서는 대조군의 생존율이 대조군에서만 효과적이지 않았다 결과적으로, 억제제 투여 된 그룹의 신체 표면에있는 탄화수소의 양이 감소 된 것으로 생각되며, 신체 표면에서 물의 증발을 적절하게 방지 할 수는 없다
이 연구에 따르면 이노토신 신호는 신체의 탄화수소의 양을 증가시키고 신체 표면으로부터의 물의 증발을 억제하며 개미의 건조 환경 저항을 개선하는 효과가 있다고 생각됩니다
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그림 4 새로운 억제제의 투여에 의한 이노 토신 및 표면 탄화수소 합성 및 가뭄 내성의 평가
(a) 새로운 이노 토신 억제제 A, B, C
(b) 각 억제제의 이노 토신 신호의 활성의 용량 의존적 억제
(c) 이노 토신 억제제 A (분홍색), B (오렌지) 및 C (노란색 녹색)의 투여에 의한 노동 개미CYP4G1표현 감소
(d) 이노토신 억제제 B (오렌지)의 작업 개미에 대한 탄화수소 발현 감소
(e) 노동 개미에 이노토신 억제제 B (오렌지)의 투여로 인한 생존율의 변화
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이번에는 이노 토신과 그 수용체가 외부 작업 행동을 나타내는 작업 개미에서 바카라 양방적 계급의 개미들 사이에서 더 흔한 것으로 밝혀졌습니다 또한 이노 토신 수용체는 신체의 탄화수소의 합성을 담당하는 enosites에서 특이 적으로 발현되고, 이노 토신은 신체에 대한 탄화수소의 합성을 조절하여 작업 ANT의 가뭄 내성을 개선하는 데 기여한다는 것이 밝혀졌다 외부에서 일할 책임이있는 노동 개미는 지하 둥지를 상대적으로 안정적인 온도와 습도로 떠나 오랫동안 야외에서 활동하여 고온, 건조 및 UV 조사를 포함한 다양한 위험에 노출됩니다 이노 토신은 그러한 환경 스트레스를 견뎌내고 밖에서 일하는 작업 개미의 생리적 상태를 제어하는 데 관여한다고 제안되었습니다
바카라 양방적 곤충에서 표면 탄화수소는 가뭄에 관찰 할뿐만 아니라 그룹 내외의 둥지 메이트의 식별을 포함하여 바카라 양방적 의사 소통에도 관여하는 것으로 밝혀졌습니다 이 연구 결과는 옥시토신-바소프레신 패밀리 펩타이드와 포유류에서 진화론 적으로 멀리 떨어진 절지 동물의 바카라 양방성 사이의 관계를 시사하는 새로운 발견이며, 바카라 양방주의 진화에 대한 새로운 관점을 제공합니다
이제, 우리는 개미의 이노 토신 기능, 특히 바카라 양방적 행동과의 관계에 중점을 둔 절지 동물에서 바카라 양방 성과 옥시토신-바소프레신 패밀리 유전자 사이의 관계를보다 자세히 조사 할 것입니다
종이 이름 :옥시토신/바소프레신-유사 펩티드 이노 토신은 개미에서 귀여운 탄화수소 합성 및 물 밸런싱을 조절합니다
저자 :Furuto Hiko1, 2, Motoyama Naoto3, Tawara Takuki3, Sean McGregor4, Moriyama Minoru1, 2, Okabe Takayoshi5, Miura Masayuki3, Laurent Keller4
제휴 :1 국립 고급 산업 과학 기술 연구소, 2 생물학적 시스템 빅 데이터 분석 빅 데이터 분석 오픈 혁신 실험실 (CBBD-Oil), 국립 고급 산업 과학 기술 연구소, 3 도쿄 대학의 제약 과학 대학원, 4 생태 학적 진화학과, 생물학 및 의학 교수, 5
잡지 이름 :미국 국립 과학 아카데미의 절차(국립 과학 아카데미의 게시판)
doi:101073/pnas1817788116