魚類のカリウムイオン調節機構の解明

Research Project

Project/Area Number	20K15595
Research Category	Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Basic Section 40040:Aquatic life science-related
Research Institution	Tokyo Institute of Technology
Principal Investigator	細野耕平東京工業大学, 生命理工学院, JSPS特別研究員 (10826754)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2022-03-31
Project Status	Discontinued (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help	¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000) Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000) Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000) Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords	ゼブラフィッシュ / カリウムイオン / 塩類細胞 / 浸透圧調節 / イオン代謝
Outline of Research at the Start	水圏に生息する魚類においては、魚体内外の間の浸透圧差により、体表を介して常に水やイオンが移動している。しかし鰓や腎臓などの浸透圧調節器官が機能することで、体液浸透圧は常に一定に維持されている。これまで、こうした浸透圧調節の研究は、環境水や血漿中に多く含まれるNa+やCl-に着目して進められてきた。その一方で生存に必須であり、かつ魚体内に最も多く含まれる陽イオンであるK+の調節機構は、その重要性にも関わらずあまり研究が進んでない。そこで本研究では、魚類、中でも狭塩性淡水魚に着目し、K+チャネルの分子構成と発現パターン、および生理機能の解明を目指す。
Outline of Annual Research Achievements	水圏に生息する魚類においては、体内と体外との間に浸透圧差が存在することにより、体表を介して常に水やイオンが移動している。しかし鰓・腎臓・腸・膀胱からなる浸透圧調節器官が機能することで、体液浸透圧は常に一定に維持されている。本研究では、各種のイオンの中でも、とりわけ魚体内に最も多く含まれるカリウムイオンに着目し、その代謝経路の解析を目指すこととした。その際には狭塩性淡水魚であるゼブラフィッシュをモデル魚として用い、カリウムイオンチャネルの分子構成と発現パターン、生理機能の解明に取り組んだ。本年度は以下の通り研究を行い、成果を得た。昨年度に引き続き、本年度もコロナウイルスの蔓延に伴う影響により、実験の実施には制限が生じた。その状況下で、本年度はまず、昨年度のin silico解析のデータをブラッシュアップを行った。その結果、特定のカリウムチャネルは幾つかのグループにおいて重複および欠損していることが明らかとなった。こうした背景にはどのような要因があり、重複や欠損がどのような影響をもたらしているのか、その解明が期待される。続いて、ゼブラフィッシュおよび比較対象魚としてメダカも加え、組織別・発生段階別解析用のテンプレートを作製し、データ解析を目指した。得られたデータから、それぞれのカリウムイオンチャネルが主に機能する組織を、把握することができた。このデータをふまえ、モルフォリノオリゴによるKD実験を行うことで、各カリウムチャネルがもたらす生理機能の詳細が解析されることが期待される。