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ECMタンパク質による「接着」が作る昆虫の外部形状の形成原理の解明
Developmental Mechanism of Insect External Morphology by "Adhesion" via ECM Protein 

節足動物は成長の過程で古い外殻 (クチクラ) を脱ぎ捨てる脱皮を行い，新たなクチクラを形成する．この新しいクチクラは古いクチクラを鋳型として形成されるが，その際に外部形態が大きく変化する．例えばカブトムシのツノは，蛹期には丸みを帯びた鈍い形状であるのに対し，成虫では鋭く発達した形状へと変化する．すなわち，同一の鋳型を利用しながら異なる形状を生み出す仕組みが存在すると考えられるが，その発生機構の詳細は未だ明らかではない．我々のこれまでの研究から，この形状変化には細胞外マトリックス (ECM) タンパク質であるDumpyが重要な役割を果たすことが強く示唆されている．本研究では，成虫で鋭いツノや大顎を有する甲虫類を対象に，蛹から成虫への劇的な形態変化におけるECMタンパク質の機能とその作用機序を解明することを目的とする．これにより，ECMが節足動物の外部形態を規定する普遍的な制御因子として機能する可能性を検証する．

Arthropods grow by molting, a process in which they shed their old exoskeleton (cuticle) and form a new one. The new cuticle is formed using the old cuticle as a template, yet substantial changes in external morphology can occur during this process. For example, the horn of rhinoceros beetles is blunt and rounded during the pupal stage but transforms into a sharp structure in the adult. This suggests that a mechanism exists by which different shapes are generated despite the use of the same template; however, the underlying developmental mechanisms remain largely unknown. Our previous studies strongly suggest that the extracellular matrix (ECM) protein Dumpy plays a crucial role in this morphological transformation. In this study, we focus on beetles possessing sharp horns and enlarged mandibles in the adult stage to elucidate the function and mechanism of ECM proteins in the dramatic morphological changes that occur from pupa to adult. Through this work, we aim to test the hypothesis that ECM proteins act as universal regulators of external morphology in arthropods.