Mizuko Futahashi Lab - 昆虫の色素・紋様

昆虫の色素・紋様

Journal of Biological Chemistry, cover

野生型（左）と赤卵変異体（右、赤眼）のカイコ成虫

Nature Communications image of the week

（体色を薄く変える優性マーカー）

visible egg coloration marker

クジャクチョウ Inachis io

翅の赤茶色はオモクローム色素

ナツアカネ Sympetrum darwinianum

赤い体色はオモクローム色素

チョウやトンボをはじめとする昆虫の多彩な色と模様はどのようにして作られるのでしょうか？

私達は、遺伝子機能解析、遺伝学、生化学を駆使した昆虫の色素合成に関わる遺伝子の探索を通じて、オモクローム色素とメラニン色素を中心に、昆虫の体色、紋様形成、構造色・撥水性・反射抑制・熱放射に関与する鱗粉や複眼表面の微細構造形成の仕組みを明らかにしようとしています。

昆虫の色素合成の研究は、基礎科学だけでなく、肉眼で判別可能な遺伝子組換えマーカーへの応用（右列上から2番目写真）にも直結し、現在2件の特許が成立しています。

遺伝子組換えカイコを使った有用物質生産（検査薬、化粧品、動物医薬品等の原料）や、非モデル昆虫の遺伝子組換え実験の簡便化につながることが期待されます。

これまでの研究成果については、以下に和文総説、プレスリリースにリンクを貼っておりますのでご参照ください。

【Web紹介記事】

2) 二橋美瑞子（2012）カイコの変異体から分かったショウジョウバエの眼が黒くない理由

『むしコラ』むしむしコラム・おーどーこん最新のトピック(2012年10月16日掲載)

http://column.odokon.org/2012/1016_101514.php

1) 二橋美瑞子（2013） GFPよりも使いやすい遺伝子組み換えマーカーを目指して

『むしコラ』むしむしコラム・おーどーこん最新のトピック (2013年12月19日掲載)

http://column.odokon.org/2013/1219_094843.php

【プレスリリース】

2) 「昆虫の黒い色素の合成を抑える方法を発見-肉眼で簡便に判別できる遺伝子組換えマーカーの開発に期待-」

2012年12月14日独立行政法人農業生物資源研究所

http://www.nias.affrc.go.jp/press/20121214/

1)「カイコの卵と眼の色素合成に必要な遺伝子を発見- 肉眼で判別できる遺伝子組換えマーカーの開発に期待 -」

2012年5月29日独立行政法人農業生物資源研究所

http://www.nias.affrc.go.jp/press/20120529/

【NPGネイチャーアジア・パシフィック日本語要約】

Osanai-Futahash et al., 2012, Nature Communications 3: 1295の日本語要約

http://www.natureasia.com/ja-jp/ncomms/abstracts/41627

【特許】

2) 国内特許

「カイコの卵および眼の着色に関与する遺伝子およびその利用」特開2012-205525、特許番号第5780631号

瀬筒秀樹・立松謙一郎・二橋美瑞子・山本公子

1) 国内特許

「アリールアルキルアミン－Ｎ－アセチルトランスフェラーゼ遺伝子とその利用」特開2013-005740、特許番号第5794620号

瀬筒秀樹、内野恵郎、二橋美瑞子

[原著論文]

20) Osanai-Futahashi M*, Uchino K, Tamura T, Sezutsu H. (2022) The red egg gene as a novel effective egg color marker for silkworm transgenesis.  
Insect Biochemistry and Molecular Biology. In press, *Corresponding author

カイコの赤卵変異体、red egg (re)の原因遺伝子Bm-reを用いた、肉眼で判別可能な遺伝子組換え卵色マーカーを報告した論文です。
re変異体に正常なBm-re遺伝子を遺伝子組換えで導入することにより、卵の色が赤から野生型に戻すこと(transgenic rescue)に成功しました。

Bm-re卵色マーカーは、現在普及している3xP3-EGFPマーカーとは異なり蛍光顕微鏡を使用せずに組換え体を判別可能で、
かつ3xP3-EGFPマーカーと比べて組換え体を判別できる時期が長くなります。

19)　Tomihara K, Satta K, Matsuzaki S, Yoshitake K, Yamamoto K, Uchiyama H, Yajima S, Futahashi R, Katsuma S, Osanai-Futahashi M*, Kiuchi T*. (2021) Mutations in a β-group of solute carrier gene are responsible for egg and eye coloration of the brown egg 4 (b-4) mutant in the silkworm, Bombyx mori. Insect Biochemistry and Molecular Biology Epub ahead of print. *Corresponding authors

卒業生の松崎君が取り組んでいたカイコの卵色変異体、第４褐卵（b-4）の原因遺伝子を、東京大学の木内隆史准教授、冨原さんをはじめとする多くの方々との共同研究により解明しました。

b-4の原因遺伝子の正体は、ショウジョウバエのmahogany (mah)のオーソログであるMFSトランスポーターで、b-4の卵と複眼では、オミンと推定される難溶性のオモクローム色素の合成が影響を受けていました。mahの基質や、オモクローム色素合成にどのように関与しているのかの解明は今後の課題です。

17) *Osanai-Futahashi M, Tatematsu K, Futahashi R, Narukawa J, Takasu Y, Kayukawa T, Shinoda T, Ishige T, Yajima S, Tamura T, Yamamoto K, *Sezutsu H. (2016)

Positional cloning of Bombyx pink eyed white egg locus reveals the major role of cardinal in ommochrome synthesis.

Heredity 116:135-145 *Corresponding authors (published online 2 September 2015)

16) Mun S, Noh MY, Osanai-Futahashi M, Muthukrishnan S, Kramer KJ, Arakane Y. (2014)

A Major Facilitator Superfamily protein encoded by TcMucK gene is not required for cuticle pigmentation, growth and development in Tribolium castaneum.

Insect Biochemistry and Molecular Biology 49:43-48

15) Takasu Y, Sajwan S, Daimon T, Osanai-Futahashi M, Uchino K, Sezutsu H, Tamura T, Zurovec M. (2013)

Efficient TALEN construction for Bombyx gene targeting.

PLoS ONE 8(9):e73485

13) *Osanai-Futahashi M, Ohde T, Hirata J, Uchino K, Futahashi R, Tamura T, Niimi T, *Sezutsu H. (2012)

A visible dominant marker for insect transgenesis.

Nature Communications 3: 1295 *Corresponding authors

12) *Osanai-Futahashi M, Tatematsu K, Yamamoto K, Narukawa J, Uchino K, Kayukawa T, Shinoda T, Banno Y, Tamura T, Sezutsu H. (2012)

Identification of the Bombyx red egg gene reveals the involvement of a novel transporter family gene in the late steps of the insect ommochrome biosynthesis pathway.

Journal of Biological Chemistry 287: 17706-14

Papers of the week (top 1%), Cover picture *Corresponding author

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