Spodoptera exigua (Lepidoptera: Noctuidae)由来の4つのカスパーゼ遺伝子の同定とアポトーシス刺激に対する制御機構の解明

Identification of four caspase genes from Spodoptera exigua (Lepidoptera: Noctuidae) and their regulations toward different apoptotic stimulations.

• Huan Yu
• Zi-Qi Li
• Yi-Yi Ou-Yang
• Guo-Hua Huang

抄録

アポトーシスは多細胞生物の複数の生物学的プロセスにおいて重要な役割を果たしている。カスパーゼは、アポトーシスの重要な制御因子として知られている。本研究では、Spodoptera exiguaの4つの新規カスパーゼ遺伝子をクローニングし、SeCasp-1, SeCasp-6, SeCasp-7, SeCasp-8と命名し、その特徴を明らかにした。これらのSeCasp-1とSeCasp-7は実行カスパーゼのホモログである可能性があり、SeCasp-8は開始カスパーゼのホモログである可能性があり、SeCasp-6はS. exiguaのユニークなカスパーゼであり、これまでに同定されたすべての昆虫カスパーゼとは類似性が低いことが示された。バキュロウイルス発現系の解析から、SeCasp-1はヒトのカスパーゼ-1、-3、-4、-6、-8、-9に類似したカスパーゼ活性を示し、SeCasp-6はヒトのカスパーゼ-2、-3、-4、-6、-8、-9に類似したカスパーゼ活性を示し、SeCasp-7はヒトのカスパーゼ-2、-3、-6に類似したカスパーゼ活性を示し、SeCasp-8はヒトのカスパーゼ-8にのみ類似したカスパーゼ活性を示すことが明らかになった。異なる化学物質で誘導すると、S. exigua の脂肪体細胞株（IOZCAS-Spex-II）では、24 時間後に SeCasp-1 が極端な発現上昇を示すことが明らかになった。発現解析の結果、SeCasp-1は幼生期に高発現し、SeCasp-6, SeCasp-7, SeCasp-8は発現が低下していた。異なる病原体を接種したS. eixgua幼虫におけるSeCaspの相対的な発現レベルをin vivoで検出したところ、SeCasp-1はBacillus thuringiensis感染に感受性があり、SeCasp-6はバキュロウイルス感染に感受性があることが示唆された。SeCasp-7 と SeCasp-8 は、インビトロ化学的アポトーシス誘導またはインビボの病原体感染下でわずかな変化を示した。

Apoptosis plays critical roles in multiple biological processes in multicellular organisms. Caspases are known as important participators and regulators of apoptosis. Here, four novel caspase genes of Spodoptera exigua were cloned and characterized, which were designated as SeCasp-1, SeCasp-6, SeCasp-7 and SeCasp-8. Analysis of the putative encoded protein sequences of these SeCasps indicated that SeCasp-1 and SeCasp-7 were possible homologs of executor caspases; SeCasp-8 was a possible homolog of initiator caspases; and SeCasp-6 was a unique caspase of S. exigua that shares low similarity with all the identified insect caspases. Based on baculovirus expression system analyses, SeCasp-1 exhibited similar caspase activity to human caspase-1, -3, -4, -6, -8 and -9; SeCasp-6 presented similar caspase activity to human caspase-2, -3, -4, -6, -8 and -9; SeCasp-7 exhibited similar caspase activity to human caspase-2, -3 and -6; and SeCasp-8 presented similar caspase activity only to human caspase-8. Induction with different chemicals revealed that SeCasp-1 showed extreme upregulation after 24 h in the treated fat body cell line (IOZCAS-Spex-II) of S. exigua. Developmental expression analysis revealed that SeCasp-1 was highly transcribed in the larval stages, while SeCasp-6, SeCasp-7, SeCasp-8 were down-regulated. The in vivo detection of the relative expression levels of SeCasps in S. eixgua larvae inoculated with different pathogens suggested that SeCasp-1 was sensitive to Bacillus thuringiensis infection and that SeCasp-6 was sensitive to baculovirus infection. SeCasp-7 and SeCasp-8 showed slight changes under either in vitro chemical apoptosis induction or in vivo pathogen infection.

© 2019 Institute of Zoology, Chinese Academy of Sciences.