| Project/Area Number |
22K06324
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 44050:Animal physiological chemistry, physiology and behavioral biology-related
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| Research Institution | Nagahama Institute of Bio-Science and Technology |
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Principal Investigator |
齊藤 修 (斉藤 修) 長浜バイオ大学, バイオサイエンス学部, 教授 (60241262)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | TRPチャネル / 低温適応 |
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| Outline of Research at the Start |
動物の温度感受性は、マウスなどモデル動物を中心に研究が進められ、複数のTRPチャネルを使った温度感受体系が示され、生息環境選択に重要な侵害温度センサーはTRPV1, TRPA1, TRPM8であることが示された。一方、地球上には多様な寒冷・低温環境が存在し多くの動物たちが生息している。しかし、モデル動物の侵害温度センサーの温度応答性ではこれら動物の生息や適応は説明できない。本研究では、低温環境を好む有尾両生類の特に異なる温度ニッチを持つ4種が、その異なる低温生息地選択と適応性を支えるどのような温度感受性を持ち、それらの感受性が如何なる変化を獲得した侵害温度センサーに基づいているのか解明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、低温環境を好む有尾両生類が、その生息地選択と適応性を支えるどのような温度感受性を持ち、それらの感受性が如何なる変化を獲得した侵害温度センサーに基づいているのか、TRPV1,TRPA1,TRPM8をクローニングし、その温度応答特性とその機能発現の機構を明らかにする。 前年は、4種の有尾両生類（アホロートル、イベリアトゲイモリ、ヤマトサンショウウオ、ハコネサンショウウオ）のTRPV1の特性とその機能発現の機構を明らかにした。
本年度は、低温センサーに注目した。まず有尾両生類個体の低温に対する行動を検討した結果、いずれの有尾両生類も無尾類とは違い、低温忌避を示さない事が判明した。そして、４種の有尾両生類から代表的低温センサーのTRPM8をクローニングし、その特性を解析した。配列を決定すると、類似性は極めて高く、ヒト・ニワトリなど種々の動物に対して73％程度、有尾両生類間では80％を超える同一性が見られた。また、TRPM8の代表リガンドであるメンソールに対する有意な応答が検出された。次にそれぞれのTRPM8の冷刺激応答性を解析した。すると、同条件でヒトTRPM8では低温応答が検出されるのに対し、４種全てのTRPM8が全く低温では活性化されないことが判明した。TRPM8は、N末側に４個のメラスタチン相同ドメイン(MHR1-4)を持つ。まずヤマトサンショウウオとヒトとの間でキメラを作成し、低温応答能を消失させる責任部位を探索した結果、MHR3のC末側の８アミノ酸残基内の変異がキーであることが示された。一方、同じ検討をハコネサンショウウオTRPM8で行うと、MHR3だけでなくMHR2が低温応答能欠如に関わっていることが示された。よって、まだ詳しい解析が必要だが、有尾両生類で起こったTRPM8の低温応答能欠如はそれぞれの種で個別に起こった可能性が高いと思われた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
基本的に全ての予定した分子のクローニングには成功し、順調に機能解析と特性発現機構の解明が進めることが出来ている。
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| Strategy for Future Research Activity |
有尾両生類の高温忌避行動の一部が既に解析した侵害高温センサーのTRPV1の特性では説明できない部分がある為、やはりもう一つの主要な侵害高温センサーであるTRPA1についても研究を進める。3種の有尾両生類（ハコネサンショウウオ、アホロートル、イベリアトゲイモリ）からTRPA1をクローニングし応答解析を行った結果、有尾両生類全てで他の動物のTRPA1にはみられないCa2+存在下で高温活性化閾値が6～13℃ 下がる現象が発見され、有尾両生類の低温適応に強く寄与すると考えられた。一方、他の動物のTRPA1では、Ca2+存在下での閾値変化のない高温応答増強が知られていた。そこで、この他の動物のTRPA1の知見を参考に、ハコネサンショウウオTRPA1の点変異解析でCa2+依存的閾値降下の責任部位を探索した。結果、膜貫通部にあるチャネルポアの３個の酸性アミノ酸に行きついた。そして、最終的にハコネサンショウウオTRPA1のチャネルポアの924番目のアスパラギン酸（D）が重要で、これをアスパラギン（N）に変えるとCa2+依存的閾値降下は完全消失することが判明した。そこで、今後は、ハコネサンショウウオTRPA1のD924を含むチャネルポアのみで他のTRPA1にもCa2+依存的閾値降下が起こせるのか、さらにはアホロートルとイベリアトゲイモリのTRPA1でも同じメカニズムでCa2+依存的閾値降下が起きているのかなどについて解析を進めていく。
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