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低温耐性を制御するキサンチンデヒドロゲナーゼ

Research Project

Project/Area Number 18J10116
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Genetics/Chromosome dynamics
Research InstitutionKonan University

Principal Investigator

高垣 菜式  甲南大学, 自然科学研究科 生命・機能科学専攻, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2018-04-25 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
KeywordsC. elegans / 低温耐性 / キサンチンデヒドロゲナーゼ / メカノレセプター / 温度受容
Outline of Annual Research Achievements

温度は、常に地球上に存在する重要な環境情報であり、動物の温度に対する応答や耐性機構の解明は重要な課題である。本申請者は、線虫C. elegansの低温耐性に関わる新規変異の原因遺伝子を同定した。原因遺伝子はプリン体代謝経路で働き、キサンチンから尿酸への酸化を触媒する酵素キサンチンデヒドロゲナーゼ(XDH-1)であった。xdh-1変異体の低温耐性異常は、AINとAVJと呼ばれるわずか2つの介在ニューロン内のxdh-1遺伝子が異常になることで引き起こされており、カルシウムイメージング法により、xdh-1の異常が二つの介在ニューロンの温度に対する反応にも異常をもたらすこともわかった。
AINとAVJは情報を橋渡しする介在ニューロンであるため、上流に温度を感知する感覚ニューロンが存在しいていると考え、様々な神経間ネットワーク解析と変異体の表現型解析を行った。その結果、「機械刺激を受容するメカノレセプターDEG-1が個体の低温耐性を制御する」という予想外の結果が得られた。そこで、カルシウムイメージング法と細胞特異的回復実験を組み合わせた解析をおこなうことで、メカノレセプターDEG-1が発現しているASG感覚ニューロンがAIN、AVJ介在ニューロンに温度情報を送る新たな神経回路があることを発見した。また、温度上昇を受容しないニューロンやアフリカツメガエルの卵母細胞にメカノレセプターDEG-1を異所的に発現させ、カルシウムイメージング法や電気生理学的解析によってDEG-1が機械刺激以外に温度も感じていることを明らかにした。さらに、同様に、カエル卵母細胞にヒトのメカノレセプターMDEG1を異所的に発現させ、解析を行うことで、ヒトのMDEG1も温度に反応することを見つけた(Takagaki et al., EMBO reports, 2020.)。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (21 results)

All 2020 2019 2018 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (17 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] The mechanoreceptor DEG-1 regulates cold tolerance in Caenorhabditis elegans2020

    • Author(s)
      Takagaki N., Ohta A., Ohnishi K., Kawanabe A., Minakuchi Y., Toyoda A., Fujiwara Y., Kuhara A.
    • Journal Title

      EMBO reports

      Volume: 21 Issue: 3 Pages: 1-14

    • DOI

      10.15252/embr.201948671

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Molecular and Cellular Network Systems Underlying Cold Tolerance of Caenorhabditis elegans2019

    • Author(s)
      Ohnishi K., Takagaki N., Okahata M., Fujita M., Ohta A., Kuhara A.
    • Journal Title

      Cryobiology and Cryotechnology

      Volume: 64 Issue: 2 Pages: 53-59

    • DOI

      10.20585/cryobolcryotechnol.64.2_53

    • NAID

      130007590027

    • ISSN
      1340-7902, 2424-1555
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Mechanoreceptor-mediated temperature sensation in cold tolerance2019

    • Author(s)
      Takagaki N.
    • Organizer
      22th International C. elegans Conference
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Temperature sensation via mechanoreceptor DEG-1 in C. elegans cold tolerance2019

    • Author(s)
      Takagaki N.
    • Organizer
      日本遺伝学会第91回大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 線虫C. elegansのメカノレセプターDEG-1を介した低温耐性の温度情報伝達2019

    • Author(s)
      高垣菜式
    • Organizer
      第42回日本分子生物学会年会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] メカノ受容体を介した温度受容が個体の低温耐性を制御2019

    • Author(s)
      高垣菜式、太田茜、大西康平、水口洋平、豊田敦、藤原祐一郎、久原篤
    • Organizer
      関西地区線虫勉強会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 線虫C. elegansの低温耐性に関わる転写伸長因子TCEB-32018

    • Author(s)
      井関敏啓、高垣菜式、水口洋平、豊田敦、太田茜、久原篤
    • Organizer
      動物学会関西支部会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Essential interneurons in a circuit underlying positive regulation of cold tolerance2018

    • Author(s)
      Natsune Takagaki, Satomi Mizuno, Yohei Minakuchi, Atsushi Toyoda, Akane Ohta, Atsushi Kuhara
    • Organizer
      8th Asia-Pacific C.elegans meeting
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Xanthine Dehydrogenase in two interneurons controls cold tolerance of C. elegans.2018

    • Author(s)
      Natsune Takagaki, Akane Ohta, Tomoyo Ujisawa, Yohei Minakuchi, Atsushi Toyoda, Atsushi Kuhara
    • Organizer
      神経科学学会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Transcription elongation factor TCEB-3 is involved in cold tolerance of C. elegans2018

    • Author(s)
      Toshihiro Iseki, Natsune Takagaki, Yohei Minakuchi, Atsushi Toyoda, Akane Ohta, Atsushi Kuhara
    • Organizer
      神経科学学会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 線虫C. elegansにおいて、2つのニューロン内のキサンチンデヒドロゲナーゼが個体の低温耐性を制御する2018

    • Author(s)
      高垣菜式、太田茜、大西康平、水口洋平、豊田敦、久原篤
    • Organizer
      日本遺伝学会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] C. elegansの低温耐性をpositiveに制御する転写伸長因子TCEB-32018

    • Author(s)
      井関敏啓、高垣菜式、水口洋平、豊田敦、太田茜、久原篤
    • Organizer
      日本遺伝学会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 新規温度受容体候補を介した線虫の低温耐性のポジティブレギュレーション2018

    • Author(s)
      高垣菜式、太田茜、大西康平、水口洋平、豊田敦、久原篤
    • Organizer
      公開会議:自然科学研究科研究成果発表会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 転写伸長因子エロンガンを介した線虫の低温耐性制御2018

    • Author(s)
      井関敏啓、高垣菜式、水口洋平、豊田敦、太田茜、久原篤
    • Organizer
      公開会議:自然科学研究科研究成果発表会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 線虫C. elegansにおいて僅か2つのニューロン内のキサンチンデヒドロゲナーゼが個体の低温耐性を制御する2018

    • Author(s)
      高垣菜式、太田茜、水口洋平、豊田敦、久原篤
    • Organizer
      日本放射線影響学会 第61回大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Molecular mechanisms underlying positive regulation of cold tolerance in C. elegans2018

    • Author(s)
      Satomi Mizuno, Natsune Takagaki, Yohei Minakuchi, Atsushi Toyoda, Akane Ohta, Atsushi Kuhara
    • Organizer
      比較性理性化学学会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 新規温度受容体候補を介した線虫の低温耐性のポジティブ制御機構2018

    • Author(s)
      高垣菜式、太田茜、大西康平、水口洋平、豊田敦、久原篤
    • Organizer
      温度生物学若手の会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 転写伸長因子エロンガンを介した低温耐性の制御2018

    • Author(s)
      井関敏啓、高垣菜式、水口洋平、豊田敦、太田茜、久原篤
    • Organizer
      温度生物学若手の会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 線虫C. elegansの低温耐性における温度センシング機構2018

    • Author(s)
      高垣菜式、太田茜、久原篤
    • Organizer
      3rdバイオサーモロジーワークショップ
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Remarks] メカノ受容体が温度を感知して体の低温耐性を調節する

    • URL

      http://kuharan.com/reserch2.html

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Remarks] 所属研究室HP

    • URL

      http://kuharan.com/index.html

    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2018-05-01   Modified: 2024-03-26  

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