Ecdysis triggering hormoneがアカザリガニCherax quadricarinatusの脱皮行動を調節していることを明らかにし、甲殻類全体で脱皮調節機能が保存されていることを示唆した

Ecdysis triggering hormone modulates molt behaviour in the redclaw crayfish Cherax quadricarinatus, providing a mechanistic evidence for conserved function in molt regulation across Pancrustacea.

• Tran Minh Nhut
• Donald L Mykles
• Abigail Elizur
• Tomer Ventura

抄録

脱皮は、エクシステロイドの成長と発達を可能にします。脱皮のプロセスは、ホルモンであるエクシステロイドによって厳密に制御されています。ecdysteroidogenesisは昆虫では胸腺で発生し、胸腺刺激ホルモンによって刺激されますが、甲殻類ではY器官で発生し、脱皮抑制ホルモンによって制御されます。血清中のエクシステロイドがピークに達すると、エクシシス・トリガー・ホルモン（ETH）やコラゾニンを含む複数の神経ペプチドのカスケードが誘導されます。ETHの役割は昆虫の脱皮過程を制御する上で十分に定義されているが、甲殻類ではまだ定義されていない。本研究では、脱皮期を迎えるザリガニにETHとコラゾニンを投与し、脱皮期に及ぼすETHの影響をin vivoアッセイを用いて検討した。コラゾニンとETHを注射すると、これら2つの神経ペプチドに対して明確かつ即時に眼球痙攣反応が生じた。ETHの注入は、比較的高速かつ同期的な方法で目の痙攣を引き起こしながら、コラゾニンの注入は、遅いと非同期的な方法で目の痙攣を誘発した。ザリガニにETHを単回投与すると、通常の脱皮周期の2倍の脱皮周期で脱皮が促進されたことから、ETHが十角甲殻類の脱皮周期を制御する上で重要な役割を果たしていることが示唆された。ETHが脱皮の制御に重要な役割を果たしていること、また、有害生物防除への応用が可能であることを踏まえて、私たちは、脱皮の制御に重要な役割を果たしていると考えられるETHの特徴を十二指甲殻類にまたがって明らかにした。バイオインフォマティクス解析の結果、成熟したETHの配列は、調査したすべてのデカ足類において同一であることが明らかになった。ETHは、各昆虫目の関連モチーフに基づいて特定のグループに分類され、昆虫モチーフ-KxxPRxが甲殻類に保存されていることが示された。

Molting enables growth and development across ecdysozoa. The molting process is strictly controlled by hormones - ecdysteroids. Ecdysteroidogenesis occurs in theprothoracic glands and stimulated by prothoracicotropic hormone in insects, while it ensues in the Y-organ and regulated by the molt inhibiting hormone in crustaceans. A peak in ecdysteroids in the hemolymph induces a cascade of multiple neuropeptides including Ecdysis Triggering Hormone (ETH) and Corazonin. The role of ETH is well defined in controlling the molt process in insects, but it is yet to be defined in crustaceans. In this study, we investigated the behavioral response of intermolt crayfish to ETH and Corazonin injections as well as the impact of ETH on the molt period using in vivo assays. Injection of Corazonin and ETH resulted in a clear and immediate eye twitching response to these two neuropeptides. The Corazonin injection induced eye twitching in slow and asynchronous manner, while ETH injection caused eye twitching in a relatively fast and synchronous way. A single injection of ETH to crayfish resulted in a remarkable prolong molt period, at twice the normal molting cycle, suggesting that ETH plays a key role in controlling the molt cycle in decapod crustaceans. Given the key significance of ETH in molt regulation and its plausible application in pest control, we characterized ETH across the pancrustacean orders. Bioinformatic analysis shows the mature ETH sequence is identical in all studied decapod species. ETH can be classified into specific groups based on the associated motif in each insect order and shows an insect motif -KxxPRx to be conserved in crustaceans.

Copyright © 2020. Published by Elsevier Inc.