女王アリが働きアリよりはるかに長生きするメカニズムを解明するため、インスリンとインスリン抑制タンパク質の役割に注目した To understand how queen ants live much longer than workers, researchers look at the role of insulin and an insulin-suppressing protein
2022-09-01 ニューヨーク大学 (NYU)
Harpegnathos saltator ants. Image credit: Hua Yan/NYU
この研究では、女王アリが、老化の原因となるインスリン経路の一部だけをブロックする抗インスリンタンパク質を生成することで、老化を受けずに生殖のための高い代謝を行うことが示されている。
研究チームは、働きアリと仮性アリの組織サンプルを用いて、脳、脂肪体(昆虫の肝臓)、卵巣など、代謝と生殖に関わる部分に着目し、RNA配列の一括解析を行っている。その結果、働きアリから擬似女王アリに切り替わったアリは、卵を産むために脳内でより多くのインスリンを分泌していることがわかった。このインスリンの増加により、インスリンシグナル伝達経路の2つの主要な枝のうちの1つであるMAPKが活性化され、代謝と卵の形成を制御するようになる。
擬似餌で増加したインスリンは卵巣の発達を誘導し、卵巣はImp-L2というインスリン抑制タンパク質を産生し始める。Imp-L2は、インスリンシグナル伝達経路のもう1つの主要な枝であるAKTのシグナル伝達を阻害する。AKTは老化を制御しており、その活性が上昇すると寿命が短くなる。
<関連情報>
- https://www.nyu.edu/about/news-publications/news/2022/september/anti-insulin-protein-linked-to-longevity-and-reproduction-in-ant.html
- https://www.science.org/doi/10.1126/science.abm8767
長寿のアリの生殖カーストにおけるインスリン・シグナル伝達 Insulin signaling in the long-lived reproductive caste of ants
Hua Yan,Comzit Opachaloemphan,Francisco Carmona-Aldana,Giacomo Mancini,Jakub Mlejnek,Nicolas Descostes ,Bogdan Sieriebriennikov,Alexandra Leibholz,Xiaofan Zhou,Long Ding ,Maria Traficante,Claude Desplan* ,Danny Reinberg
Science Published:1 Sep 2022
DOI: 10.1126/science.abm8767
Long live the queen
A trade-off between reproduction and lifespan occurs across most living organisms. An exception is insects such as ants, in which reproductive activity is limited to one or a few “queens” that live much longer than nonreproductive “ workers. ” Studying a pseudo-queen state of the ant Harpegnathos saltator, Yan et al. found that the insulin and insulin-like growth factor signaling pathway was activated to promote reproduction, which also shortened life span. The authors propose that one branch of this pathway, mediated by the protein kinase Akt, is suppressed in the fat body and some ovarian tissues. Increased production of a protein that binds insulin-like molecules in the hemolymph might account for the difference that allowed the longer life span of the pseudo-queen. —LBR
Abstract
In most organisms, reproduction is correlated with shorter life span. However, the reproductive queen in eusocial insects exhibits a much longer life span than that of workers. In Harpegnathos ants, when the queen dies, workers can undergo an adult caste switch to reproductive pseudo-queens (gamergates), exhibiting a five-times prolonged life span. To explore the relation between reproduction and longevity, we compared gene expression during caste switching. Insulin expression is increased in the gamergate brain that correlates with increased lipid synthesis and production of vitellogenin in the fat body, both transported to the egg. This results from activation of the mitogen-activated protein kinase (MAPK) branch of the insulin signaling pathway. By contrast, the production in the gamergate developing ovary of anti-insulin Imp-L2 leads to decreased signaling of the AKT/forkhead box O (FOXO) branch in the fat body, which is consistent with their extended longevity.
