基礎生物学研究所、化学物質がミジンコの性をかく乱する仕組みを解明

化学物質がミジンコの性をかく乱する仕組みを解明


　ミジンコの仲間は自然界では水温などの周囲の環境条件によって子どもがオスになるかメスになるかが決まります。しかし、殺虫剤などに含まれている人工的な化学物質がミジンコに作用すると、環境と無関係にオスしか産まれてこなくなってしまいます。この化学物質がミジンコの性をかく乱するメカニズムは今までわかっていませんでした。
　今回、岡崎統合バイオサイエンスセンター・基礎生物学研究所分子環境生物学研究部門の宮川一志研究員、井口泰泉教授の研究グループは、国立環境研究所、北海道大学、バーミンガム大学との共同研究により、ミジンコの仲間においてこれらの化学物質を受け取る「受容体」を発見し、殺虫剤に含まれる化学物質が細胞内で作用する具体的な仕組みを明らかにしました。この研究成果は科学雑誌Nature　Communicationsに掲載されました。

　甲殻類や昆虫類では「幼若（ようじゃく）ホルモン」と呼ばれるホルモンによって、脱皮・変態といった重要な現象が制御されています。幼若ホルモンが正常に働かないとこれらの生物は生存できないため、体内で幼若ホルモンの働きを狂わせる人工的な化学物質が殺虫剤の主成分として数多く開発されてきました。これらの人工化学物質は「幼若ホルモン類似体」と呼ばれています。しかしながら、幼若ホルモンは非常に多くの生物で重要な働きをしているため、殺虫剤として環境中に放出された幼若ホルモン類似体は狙った害虫以外の様々な生物にも影響を与えている恐れがあります。中でも甲殻類であるミジンコではこれまでに、幼若ホルモン類似体を曝露することで子どもの性が全てオスになってしまう現象が知られていました。オスのみでは子孫を残すことができないためかく乱の影響は深刻ですが、幼若ホルモン類似体がどのようなメカニズムでミジンコに作用しているかは不明でした。

　研究グループは、これらの幼若ホルモン類似体がミジンコの体内において本来の幼若ホルモンの代わりに受容体と結合することでかく乱が生じていると考えました。ミジンコでは体内でファルネセン酸メチルという物質が幼若ホルモンとして働いています。研究グループはまず、MetとSRCという二つのタンパク質がミジンコの細胞内でファルネセン酸メチルを受け取る受容体としてとして働くことを突き止めました。つづいてこれらの受容体タンパク質が幼若ホルモン類似体も受け取ることができるかを調べたところ、殺虫剤の成分としてよく用いられるフェノキシカルブ、ピリプロキシフェン、メトプレンの３つの化学物質がいずれもMetとSRCに作用することが明らかになりました。中でもフェノキシカルブは本来の幼若ホルモンであるファルネセン酸メチルよりも約１００倍も強く受容体に作用することが明らかになり、これらの化学物質が予想以上にミジンコ類に深刻な影響を与えている可能性が考えられました。

　自然環境中には人間の生活とともに放出された人工的な化学物質が数多く存在します。
　これらの化学物質の中には生物の体内に取り込まれて正常な生命活動をできなくするものもあり、「環境ホルモン」などと呼ばれることもあります。これらの化学物質の詳細な作用メカニズムの理解は、あらかじめ生物に影響を与えそうな化学物質を予測し、環境中への放出を抑えるといった観点からも非常に重要です。今回発見されたミジンコの幼若ホルモン受容体タンパク質は、大量の化学物質から幼若ホルモン作用を示すものを素早く見つけ出す試験法への応用が期待されています。


〔図：ミジンコの性決定をかく乱する幼若ホルモン類似体〕

　※添付の関連資料を参照


「掲載誌情報」
　Nature　Communications（ネイチャーコミュニケーションズ）
　２０１３年５月１４日号掲載
　論文タイトル：“A　mutation　in　the　receptor　Methoprene−tolerant　alters　juvenile　hormone　response　in　insects　and　crustaceans”
　著者：Hitoshi　Miyakawa，Kenji　Toyota，Ikumi　Hirakawa，Yukiko　Ogino，Shinichi　Miyagawa，Shigeto　Oda，Norihisa　Tatarazako，Toru　Miura，John　K．Colbourne，Taisen　Iguchi

「研究サポート」
　本研究は、文部科学省科学研究費補助金、環境省および日本化学工業協会LRIのサポートを受けて行われました。