곤충은 장내 바카라 꽁 머니 박테리아와 그들의 가정 모양과 기능 사이의 전환

1 차 연구원 인 Moriyama Minoru, 연구 그룹, 생물 상징적 및 진화 조직 연구 그룹, 생물 상징화 및 진화, 생물학적 과정 연구 부서, 국립 고급 산업 과학 및 기술 연구소 (이하 AIST) 및 최고 연구원 (교수진), 과학 대학교 (Concerrentish), Science of the School의 최고 연구원 (교수) AIST 기술 연수생, Mizutani Masaki, 일본 과학 홍보 협회의 특별 연구원 및장내 바카라 꽁 머니 박테리아생존에 필수적입니다잠자리 악취 버그, (i)변태변태 후 전방 유충과 성인은 위장관의 후 끝에서 발생합니다일반적인 기관의 형태와 기능이 다릅니다 (ii) 유충 유형에서 성인 유형의 바카라 꽁 머니 기관으로 전환metamorphosis 컨트롤 유전자, (iii) 유충 형 (v) 악취 벌레 자체와 장내 바카라 꽁 머니 박테리아의 이러한 변화는 이러한 변태와 관련된 성인의 격렬한 생식력을 지원하며, 많은 양의 음식을 섭취함으로써 며칠마다 계란 덩어리를 놓습니다

이 연구에 따르면 곤충 다양성과 번영을 지원하는 요인 중 하나 인 변태는 곤충 자체뿐만 아니라 장 바카라 꽁 머니 박테리아의 기능을 조절하는 것으로 밝혀졌습니다 이것은 바카라 꽁 머니 관계에서 이종 유기체 사이의 높은 수준의 기능적 통합을 드러낸 중요한 성과이며, 또한 변성 및 바카라 꽁 머니 메커니즘을 표적으로하는 해충 방제 방법의 발달에 기여할 수있다

이 연구 결과에 대한 세부 사항은 2023 년 9 월 25 일 (East Time)에 미국 Academic Journal "미국 국립 과학 아카데미의 절차"(국립 과학 아카데미의 절차)에 온라인 게시

지구를 채우는 생물은 생태계 내에서 서로 영향을 미쳐 각 서식지에 적응하고 발전했습니다 이렇게 생겨난 고급 생물학적 기능에 대한 이해는 기본적인 생물학적 관심사 일뿐 만 아니라 다양한 방식으로 적용되고 사용되었습니다

40,000 종 이상의 악취 버그가 전 세계적으로 분포되어 있으며, 많은 농업 해충을 포함하여 일본에서 1,500 종 이상의 종이 배포됩니다 AIST의 생물학적 공정 연구 부서는 곤충의 고급 생물학적 기능을 명확하게하기 위해 노력하고 있으며, 특히 미생물과의 바카라 꽁 머니 관계에 중점을 둔 다양한 연구를 수행하고 있습니다 악취 버그는 특정 장 바카라 꽁 머니 박테리아가 필요하며, 지금까지 "대장균을 곤충 바카라 꽁 머니 박테리아로 성공적으로 진화시킨다"(2022 년 8 월 4 일에 발표 된 Aisotech Press¹)와 같은 연구 결과가 제시되었습니다 다른 한편으로, 우리는 또한 곤충 다양성과 환경 적응에 깊이 관여하는 "변형"의 메커니즘을 연구했으며 지금까지 "잠자리에서부터 성인으로의 변성에 필수적인 유전자 그룹을 성공적으로 확인했다"(AIST : 잠자리 애벌레에서 성인으로의 변성에 필수적인 로투스²) 및 기타 릴리스 그러나, 곤충 변성이 미생물과의 바카라 꽁 머니 관계를 어떻게 포함시키는 지 잘 이해되지 않았다 이번에는 독일 악취 버그의 장 바카라 꽁 머니 시스템을 모델로 사용하여 바카라 꽁 머니과 변성 사이의 관계를 이해할 수 있었고 새로운 통찰력을 얻었습니다

이 연구 개발은 국립 과학 기술 연구소, Erato Fukatsu Symbiosis and Evolution Organization Project 및 과학 기술 기금 (새로운 학술 현장 연구 등)의 지원으로 수행되었습니다

독일 악취 버그의 소화관의 후부는 바카라 꽁 머니 기관이라고하며블라인드| 튜브를 따라 4 개의 줄로 줄 지어 있으며 내부에는 생존에 필수적인 박테리아가 있습니다 (EnterabacteriaceaePantoea속) (그림 1a) 이전 연구에 따르면 바카라 꽁 머니 기관의 구조는 유충과 성인간에 상당히 다릅니다 유충에서, 바카라 꽁 머니 장기의 전방 끝은 완전히 닫히고 음식은 바카라 꽁 머니 기관으로 흘러 가지 않으며, 음식은 모두 위장관의 전반부에 흡수 된 것으로 생각된다 (도 1b-d) 다른 한편으로, 성인의 경우 바카라 꽁 머니 기관의 앞쪽 끝이 개방되어 있으며, 식품은 위장관을 통해 바카라 꽁 머니 기관으로 흐르지 만 맹인 동굴의 기초는 닫힙니다 (그림 1e-g) 이러한 차이는 어떻게 발생합니까?

곤충에서유주 베일 호르몬andMoulting Hormone의 동작 변성 통제 유전자의 발현을 변화시켜 유충에서 성인으로의 변태를 유발합니다 구체적으로, 청소년 호르몬의 존재하에애벌레 유전자 (KR-H1)이 상태에서는 표현되고 털아 팅 호르몬이 작용하며, 유충에 남아있는 동안 변형되지 않는 모반이 발생합니다 반면에, 청소년 호르몬이 없다면성인 유전자 (e93)| 나타나기 시작하고,이 상태에서 문합 호르몬이 행동 할 때, 나비, 비행 및 코뿔소 딱정벌레는 번데기로 털어지며 악취가 나고 잠자리, 메뚜기 등이 성인 곤충으로 섞일 것입니다

독일어 악취 버그에서, 일반적으로 다섯 번째로 털려지지 않는 유충 (5th Instar 유충) 성인 곤충으로 결합됩니다 (그림 2a, b) 하지만RNA 간섭 방법를 사용하여, 성인 유전자의 발현은 다섯 번째 Instar 유충에서 억제되었고, 맹렬한 개인은 6 번째 Instar 유충이되어 유충으로 나타납니다 (그림 2c) 다른 한편으로, 네 번째 Instar 유충에서 유충 유전자의 발현이 억제되었을 때, molted 개인은 조기 성인 곤충이되어 성인으로 나타납니다 (그림 2D) 이들 개체의 바카라 꽁 머니 기관을 검사 할 때, 우리는 조기 성인의 장외 유충과 성인 유형 바카라 꽁 머니 기관에 유충 형 바카라 꽁 머니 장기가 있음을 발견했습니다 (그림 2C, D) 신체가 6 번째 instar로 자라고 자라더라도, 성인 유전자의 발현이 억압되면, 신체 내의 외모와 바카라 꽁 머니 장기는 유충이되지만, 유충 유전자의 발현이 젊고 작더라도 신체 내에서 외모와 바카라 꽁 머니 유전자의 발현이 될뿐만 아니라, 성인의 표현이 될뿐만 아니라, 신체 내의 기관은 성인 형태가됩니다 또한, 바카라 꽁 머니 장기에서 유전자 발현 패턴의 분석은 식품 침체가 된 성인 바카라 꽁 머니 기관이 실제로 소화 기능을 담당한다는 것을 보여 주었다 다시 말해서, 변태 제어 유전자는 바카라 꽁 머니 기관이 애벌레인지, 성인이되는지 여부를 결정하는 발달 단계 (5 번째 또는 6 번째 Instar) 또는 성장 정도 (크거나 작은)가 아닌 것으로 나타났습니다

또한, 장내 바카라 꽁 머니 박테리아의 유전자 발현 패턴을 조사했을 때, 우리는 성인의 바카라 꽁 머니 기관에서시스테인와 같은 아미노산 합성에 관여하는 유전자의 발현 전반적으로 크게 증가했습니다 또한, 성인 체액의 시스테인 함량은 유충보다 상당히 높았다 우리가 악취 버그에서 시스테인 함량을 조사했을 때, 우리는 그것이 땅콩과 성인의 전신보다 계란에 더 많이 존재하는 것으로 밝혀졌으며 (그림 3b), 대부분은 달걀 껍질에서 발견 된 것으로 밝혀졌습니다 (그림 3C) 시스테인은이황화 결합를 형성함으로써, 단백질 분자를 가교하고 구조적으로 강화하며, 단단하고 튼튼한 달걀 껍질을 형성하는 데 중요한 것으로 생각된다 성인 암컷 여성 악취 버그는 충분한 음식을 제공 할 때 한 달 이상 약 14 개의 알로 구성된 2-3 일마다 1 개의 계란 덩어리를 눕히는 격렬한 생식력을 나타냅니다 (그림 3A) 그러나 성인 악취 벌레의 장 바카라 꽁 머니 박테리아는 생식력을 지원하기 위해 높은 시스테인을 생성하는 것으로 제어됩니다

이 연구에서, 독일의 악취 벌레가 유충에서 성인으로 바뀌면 신체의 바카라 꽁 머니 기관의 형태와 기능은 메타 모르 피스 제어 유전자로 인해 유충에서 성인 형태로 변하고, 장내 공 이러한 변화는 "유충 단계에서의 성장"과 "성인 단계에서의 생식"의 성장 단계에 관여하는 노동의 기능 분할에 기초하고 있기 때문에 생물학적으로 중요합니다 여기서 바카라 꽁 머니 장기 및 장 바카라 꽁 머니 박테리아의 기능은 자신의 성장을지지하는 유충에서 유지되는 반면, 식품의 기능은 기호의 기능을 유지하는 반면, 심각한 궤도의 기능은 주로 고유 한 유충에서 유지됩니다 계란 층을위한 계란 성분의 활발한 먹이와 합성을위한 소화 이 연구는 곤충과 미생물 사이의 바카라 꽁 머니 관계가있는 유기체 사이의 "변성"의 극적인 발달 과정을 중심으로 높은 수준의 기능적 통합이 발생하고 있음을 보여 주었다

이 연구에서, metamorphosis 컨트롤 유전자로 알려진 유충 유전자 (KR-H1) 및 성인 유전자 (e93)는 바카라 꽁 머니 기관과 장 바카라 꽁 머니 박테리아가 유충이 될 것인지, 성인 형태가 될지 여부가 결정될 것이지만, 실행 장치의 특정 유전자는KR-H1YAe93에 의해 조절되는 다운 스트림 유전자로 생각되기 때문에, 우리는 그것들을 계속 설명 할 것입니다

우리는 또한 변태를 조절하는 청소년 호르몬과 모형 호르몬이 숙주 곤충의 바카라 꽁 머니 기관의 형태와 기능을 제어하는 특정 메커니즘을 살펴 봅니다 특히, 장내 바카라 꽁 머니 박테리아가 이러한 호르몬에 의해 직접 제어 될 가능성은 거의 없으며, 바카라 꽁 머니 기관의 어떤 종류의 변화로부터 간접적 인 제어를받는 것으로 여겨지지만, 우리는 또한이 박테리아의 진정한 본질을 명확하게하기 위해 노력할 것입니다

악취 벌레를 포함한 농업 해충 종의 변태를 방해하는 약물은 이미 살충제로 사용되고 있습니다 곤충 생존에 필수적인 장 바카라 꽁 머니 박테리아¹곤충의 살충제 저항성과 관련된 장 바카라 꽁 머니 박테리아³해충 방제의 새로운 목표로도 예상됩니다 곤충에서 변성과 바카라 꽁 머니의 관계를 이해하는 것은 이러한 해충 방제 기술의 발달에 기여하는 것으로 생각됩니다

게시 된 잡지 :미국 국립 과학 아카데미의 절차
종이 제목 : 곤충 변수에서 미생물 바카라 꽁 머니의 조절 및 리모델링
저자 : Sayumi Oishi, Minoru Moriyama, Masaki Mizutani, Ryo Futahashi, Takema Fukutsu

장내 바카라 꽁 머니 박테리아

내장을 바카라 꽁 머니적으로 둘러싸는 박테리아 많은 악취 버그에서, 특정 장 바카라 꽁 머니 박테리아는 생존에 필수적이다 많은 종에서, 바카라 꽁 머니 박테리아는 신체 표면, 내장, 신체 공동 내부 및 내부 세포와 같은 다양한 위치에 존재하며, 숙주에 대한 영향은 유익한 것에서 기생에 이르기까지 다양합니다[참조로 돌아 가기]

Dragonfly 악취 버그

과학 이름Plautia stali그것은 Hemiptera stinkleworm 가족에 속합니다 이것은 일반적으로 볼 수 있고 일본 전역에 분포되는 녹색 악취 버그입니다 그것은 다양한 작물을 흡수하고 해를 끼치며 과일 나무, 특히 만다린 오렌지에서 중요한 해충으로 알려져 있습니다[참조로 돌아 가기]

변태

성장 과정에서 변화를 거래합니다 곤충은 계란에서 애벌레, 번데기 및 성인, 나비, 파리 및 딱정벌레, 계란에서 애벌레, 번데기, 성인, 성인, 비만 버그와 같은 비전자, "비 메타 모르미션, 및 계란의 비만,"비-메타 모르코시스, ", 비-메타 모르미션", 그리고 비나 메타 모르미어가 변하는 "완전한 변태"로 크게 나눌 수 있습니다 흠과 벼룩과 같은 성인은 거의 모든 길을 바꾸지 않고 형태가 변하는 곳입니다[참조로 돌아 가기]

콤오 틱 오르간

바카라 꽁 머니 미생물을 운반하는 특수한 숙주 유기체의 기관 많은 맹인 딱지는 악취 벌레의 후방 위장관에서 발달하여 내루에 바카라 꽁 머니 박테리아를 운반합니다 바카라 꽁 머니 기관의 예는 진딧물을 통한 세포 내 바카라 꽁 머니 박테리아를 함유하는 세포 질량과 대두를 통해 질소 고정 박테리아를 운반하는 결절을 포함한다[참조로 돌아 가기]

metamorphosis 컨트롤 유전자

많은 곤충에서 유충의 변태를 조절하는 것으로 알려진 유전자KR-H1Gene,e93는 유전자 (다른 유전자의 발현을 조절하기 위해 특정 DNA 서열에 결합하는 단백질)와 같은 전사 인자를 포함한다[참조로 돌아 가기]

블라인드

이것은 장애물 버그의 소화관과 관련된 바카라 꽁 머니 박테리아를 운반하기위한 파우치와 같은 구조를 나타냅니다 포유류 맹장은 또한 블라인드 주머니의 유형이라고 할 수 있습니다[참조로 돌아 가기]

EnterabacteriaceaePantoea속

enterobacteriaceae는 감마 프로테오 박테리아에 속하는 박테리아의 분류군이며 대장균을 포함한 많은 장내 박테리아가 포함되어 있습니다Pantoea속 (Panthoea)은 Enterobacteriaceae 제품군에 속하는 박테리아의 분류군이며 식물 표면 및 토양과 같은 환경에 널리 존재합니다[참조로 돌아 가기]

유질실 호르몬

유충 상태를 유지하기 위해 노력하는 곤충 호르몬의 유형 그것은 15 개의 탄소 원자를 갖는 세스 퀴 테르펜 골격을 가지고 있으며 곤충 그룹에 따라 다양한 구조물을 가지고있어 특정 곤충에 효과적인 살충제를 개발하기위한 대상이됩니다[참조로 돌아 가기]

Moulting Hormone

털전을 촉진하는 곤충 호르몬의 유형 그것은 스테로이드 골격이 있으며, 많은 곤충에서 20- 하이드 록시 에코 디손은 털갈이 호르몬 역할을하지만 악취 버그에서는 Maxisterone A가 모호한 호르몬 역할을합니다 청소년 호르몬과 함께 살충제 발달의 목표로 집중하고 있습니다 문합 호르몬이 청소년 호르몬이있을 때 작용할 때, 그들은 유충에서 유충으로 털어지고, 문합 호르몬이 청소년 호르몬이 없을 때 작용하면 유충에서 크라이 살리스 또는 성인으로 변형됩니다[참조로 돌아 가기]

애벌레 유전자 (KR-H1)

곤충 애벌레 특성을 유지하는 데 필수적인 전사 인자를 생성하는 유전자 (DNA의 특정 서열에 결합하고 다른 유전자의 발현을 조절하는 단백질), 공식적으로 명명된다Krüppel Hololog 1악취 벌레뿐만 아니라 잠자리, 크리켓, 바퀴벌레, 바퀴벌레, 나비 및 플라이와 같은 많은 곤충에서도 성인 유전자는e93의 기능을 억제하는 것으로 알려져 있습니다[참조로 돌아 가기]

성인 유전자 (e93)

성인 곤충 특성의 형성에 필수적인 전사 인자를 생성하는 유전자, 공식적으로ecdysone- 유도 단백질 93F[참조로 돌아 가기]

〇Star 유충

계란에서 부화 한 유충은 첫 번째 Instar 유충이며, 매번 두 번째 Instar 유충, 세 번째 Instar 유충, 네 번째 Instar 애벌레가됩니다[참조로 돌아 가기]

RNA 간섭 방법

이중 가닥 RNA를 유기체 또는 세포에 인위적으로 도입함으로써 표적 유전자의 발현을 억제하는 방법, 이중 가닥 RNA에 대한 기본 서열을 갖는 MRNA를 활용하는 현상을 활용하여 표적 유전자의 발현을 억제하는 방법[참조로 돌아 가기]

시스테인

티올 그룹 (-SH 그룹)을 갖는 소수성 아미노산 많은 동물에서 메티오닌으로부터 합성 될 수 있기 때문에 필수 아미노산으로 간주되지만, 원료 인 메티오닌은 필수 아미노산이며 곤충은 신체에서 합성 할 수 없으므로 때로는 반 필수 아미노산으로 간주 될 수 있습니다[참조로 돌아 가기]

이황화 결합

시스테인의 -SH 그룹의 산화 반응은 이황화 결합을 생성하고 단백질은 가교된다 (아래 다이어그램 참조) 다수의 단백질 분자의 가교는 단백질이 경화되고, 불충분하고, 안정화되게한다[참조로 돌아 가기]

1 곤충 바카라 꽁 머니 박테리아로 성공적으로 진화 한 대장균
2 AIST : 잠자리 애벌레에서 성인으로의 변성에 필수적인 로투스 바카라자 그룹을 성공적으로
3 해충을 저항하는 바카라 꽁 머니 박테리아 발견