2018 Fiscal Year Annual Research Report
TRPチャネルおよび膜脂質による温度センシング機構の解明
| Project Area | Integrative understanding of biological phenomena with temperature as a key theme |
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| Project/Area Number |
15H05928
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| Research Institution | Center for Novel Science Initatives, National Institutes of Natural Sciences |
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Principal Investigator |
富永 真琴 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(新分野創成センター、アストロバイオロジーセンター、生命創成探究, 生命創成探究センター, 教授 (90260041)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高木 昌宏 北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (00183434)
久原 篤 甲南大学, 理工学部, 教授 (00402412)
内田 邦敏 福岡歯科大学, 口腔歯学部, 講師 (20581135)
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| Project Period (FY) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 生理学 / 神経科学 / 温度生物学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1) 4種類の蚊（ガンビエハマダラカ・ステフェンスハマダラカ・ネッタイシマカ・）からクローニングしたTRPA1の機能解析を行い、熱帯性の蚊のTRPA1の熱による活性化温度閾値が温帯性の蚊より10度近く高い（30度と22度）ことを見いだした。2つの異なる温度のプレート（30度と22度）を用いた行動解析でも温帯性の蚊（アカイエカ）が熱帯性の蚊（ネッタイシマカ）より低い温度を忌避することが分かった。（富永）2) 抗アトピー薬タクロリムスが灼熱感をもたらす原因を解析し、TRPA1を活性化することを見いだした。TRPM8も軽度ではあるが活性化した。TRPA1欠損マウスではタクロリムスによる痛み関連行動が野生型マウスと比較して有意に少ないことも明らかになった。（富永・内田）3) 細胞膜ダイナミクスを、2次元（2D）ダイナミクス（相分離状態変化）と3次元（3D）ダイナミクス（形態変化）に分類し、膜ダイナミクスと細胞信号伝達の関係について研究を行っている。細胞模倣膜である巨大リポソーム（直径10μm程度）を用いた研究と、生細胞を用いた研究を並行させつつ、温度、温感剤（カプサイシン）やアルツハイマー病の原因となるアミロイドと膜との相互作用について実験を行ない、感覚刺激と膜ダイナミクスの関係について考察した。（高木）4) シンプルな実験動物を用いて、3量体Gタンパク質とTRPチャネルを介した温度情報伝達や個体の温度応答に関わる分子の単離と解析を進めた。そのなかで、KCNQ型カリウムチャネルやENDOU型RNA分解酵素が、TRPチャネルを介した個体の温度馴化に関与することが示唆された。（久原）5) 精製したTRPM5チャネルを脂質二重膜に再構成し、電気生理学的解析を行った。高速原子間力顕微鏡観察のため、TRPV1チャネル精製を確立した。（内田）
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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
温感剤カプサイシンが細胞模倣膜の熱応答性、流動性、相分離に及ぼす影響を調べた。その結果、カプサイシンが、温度を上昇させた場合と同様、膜余剰面積の増加を引き起こすこと、膜の流動性を高めること、相分離形成を阻害すること、均質性を誘導することを明らかにした。これらの膜に対する影響は、温度上昇に伴う膜ダイナミクスの変化に類似していた。また、この結果を、実際の生きた細胞を用いて検証した。(高木)
嗅覚ニューロンがADL温度受容ニューロンとして機能し、線虫個体の低温耐性に関与することが示唆された。ADLニューロンにおいて、KCNQ型カリウムチャネルやENDOU型RNA分解酵素がTRPチャネルを介した温度情報伝達に関与することが見つかった。（久原）
TRPM5チャネルを脂質二重膜に再構成し、電気生理学的解析を行った。開口確率は温度に依存して上昇した一方で、コンダクタンスは影響を受けなかった。脂質にコレステロールを添加した場合、開口確率はあまり影響を受けず、コンダクタンスは小さくなった。
TRPV1チャネルタンパク質精製法を確立し、高速原子間力顕微鏡を用いてその構造観察を行った。その結果、精製したTRPV1チャネルタンパク質は3～4量体が多く観察された。（内田）
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| Strategy for Future Research Activity |
1) 温度感受性TRPチャネルのTRPV4, TRPV3, TRPA1, TRPV1の生理的意義の解析をさらに進める。TRPV1, TRPA1蛋白質を精製して、人工脂質二重膜計測システムを用いたさらなる解析を行う。細胞内温度計測システムとIRレーザーによる細胞内温度制御システムを確立させる。他の動物のTRPA1遺伝子のクローニングと機能解析をさらに進める。温度依存的な髄鞘形成のメカニズムを解明する。2) これまでの細胞模倣膜は、中性脂質を用いて作製しているが、実際の細胞膜には荷電脂質が多く含まれている。今後は、負電荷脂質を用いてモデル膜を作成し、ナトリウム、カルシウムさらには、ポリアミン等、電荷と膜ダイナミクスの関係について、実験系を組み、細胞で実際に起こる膜ダイナミクス（エンドサイトーシス、オートファジー等）との関係について、研究を進めたい。(高木) 3) 線虫個体の低温耐性を指標に、温度情報伝達や温度応答に関与する新規遺伝子がさらに見つかってきたため、その遺伝子産物が温度受容体として機能するかを、培養細胞やカエルの卵母細胞で遺伝子を発現させ生理学的に検証する。（久原）4) TRPV1チャネルタンパク質1分子のカプサイシン並びに温度上昇に対する構造変化を観察する。（内田）
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[Journal Article] The ATP Transporter VNUT Mediates Induction of Dectin-1-Triggered Candida Nociception2018
Author(s)
Maruyama K, Takayama Y, Yamanoi Yu, Yokawa T, Kondo T, Ishibashi K, Ranjan Sahoo B, Takemura N, Mori Y, Kanemaru H, Kumagai Y, Martino M.M., Yoshioka Y, Nishijo H, Tanaka H, Sasaki A, Ohno N, Iwakura Y, Moriyama Y, Nomura M, Akira S, Tominaga M.
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Journal Title
iScience
Volume: 6
Pages: 306-318
DOI
Peer Reviewed
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