ショウジョウバエの変態期におけるマルピギアン小管の生存には、E93, Forkhead, Ecdysone Oxidaseを介した多段階の制御が必要であることが、トランスクリプトームプロファイリングにより明らかになった

Transcriptome profiling identifies multistep regulation through E93, Forkhead and Ecdysone Oxidase in survival of Malpighian tubules during metamorphosis in Drosophila.

• Shainy Ojha
• Madhu G Tapadia

抄録

ショウジョウバエの変態は、細胞死や細胞増殖を伴う代謝活動を伴い、成体組織や構造物の分化につながる。他の幼虫組織とは異なり、マルピギアン管（MT）はアポトーシス免疫を示し、細胞死を受けず、いくつかの細胞の再編成を伴って成虫に持ち越されます。これらは、アポトーシス蛋白質やカスパーゼを発現しているにもかかわらず、持続する。本研究では、MTsの生物学を解読するために、MTsのグローバルな転写変化を解析し、唾液腺と比較した。遺伝子セットの濃縮解析の結果、細胞死の重要な制御因子である E93 を含む多くの Ecdysone 誘導遺伝子の発現が MTs で減少していることが示唆された。E93の発現低下は、MTに多く存在し、エクジゾンの分解によるホルモン力価の調節に関与するエクジゾンオキシダーゼの過剰発現によるものではないかと考えられた。MTにおけるE93の異所性発現は、オートファジーを介した細胞死をもたらす。生存に重要なフォークヘッドはMTのトランスクリプトームに豊富に含まれており、MTにおけるフォークヘッドの発現低下はE93の過剰発現に起因している可能性がある。これらのデータを合わせると、エクシゾンによって開始されたイベントのカスケードは、複数の因子が協調して作用することでMTの生存を媒介していることが示唆される。

Drosophila metamorphosis is associated with substantial metabolic activity involving cell death and cell proliferation leading to differentiation of adult tissues and structures. Unlike other larval tissues, Malpighian tubules (MTs) exhibit apoptotic immunity and do not undergo cell death but are carried over to the adult with some cell reorganisation. They persist despite the fact that they express apoptotic proteins and caspases. In the present study, we analysed the global transcription changes in MTs and compared with salivary glands, to decipher the biology of MTs. Gene set enrichment analysis indicated reduced expression of many ecdysone induced genes, including the critical regulator of cell death, E93 in MTs. We hypothesize that reduction of E93 could be because of over expression of ecdysone oxidase, which is high in MTs and is responsible for regulation of hormone titer by degradation of ecdysone. Ectopic expression of E93 in MTs results in cell death through autophagy. Fork head, which is crucial for survival, is enriched in the MT transcriptome, and its down regulation in MTs could be consequent to over expression of E93. Together our data suggests that the cascade of events initiated by ecdysone mediates survival of MTs through concerted action of multiple factors.