2022 Fiscal Year Annual Research Report
Development of platform technologies for the analysis of thermal signaling in muscle
| Project Area | Trans-scale thermal signalling in muscle |
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| Project/Area Number |
22H05054
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| Research Institution | National Institutes for Quantum Science and Technology |
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Principal Investigator |
大山 廣太郎 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 先端機能材料研究部, 主幹研究員 (70632131)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大山 智子 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 先端機能材料研究部, 主幹研究員 (90717646)
石井 秀弥 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 量子機能創製研究センター, 博士研究員 (10880651)
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| Project Period (FY) |
2022-05-20 – 2025-03-31
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| Keywords | 温度制御 / 温度計測 / 骨格筋 / リアノジン受容体 / 悪性高熱症 / 量子ビーム科学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本計画研究班は、タンパク質から、細胞、臓器までトランススケールに波及する筋熱シグナル解析のためのプラットフォーム技術開発を担う。最先端の光量子科学技術により、筋熱シグナル解明のための顕微解析システムの構築、トランススケール解析基盤の創出を目指す。
そこで初年度は、筋肉の熱シグナリングを解析するために、単一細胞スケールにおける時間的・空間的な温度勾配を自在に操作する顕微システム（水の吸収効率の良い近赤外光を対物レンズで集光し、細胞内外の任意の箇所を迅速かつ局所的に加熱することができる光熱変換顕微鏡）を用いて、熱シグナルによりカルシウムイオンチャネルである1型リアノジン受容体のカルシウムイオン放出が起こる現象（Heat-induced Ca2＋ release; HICR）を発見し、変異による温度感受性の違いを明らかにした。また、悪性高熱症モデル動物から単離した骨格筋ファイバーを対象に、細胞内部の発熱原となる筋小胞体の温度計測を行い、麻酔薬によって生じた細胞内カルシウムイオン濃度上昇に伴って、筋小胞体の温度が上昇することを明らかにした。これらの成果はA01班、A03班との共同研究として、国際学術誌に発表し、プレスリリースを行った（Oyama et al., PNAS 2022, Tuboi et al., J. Gen. Physiol. 2022）。また、細胞熱シグナリングに関する解説記事をA01班と共同執筆した（大山、石井、鈴木 生物工学会誌, 2022）。この他、精製タンパク質を用いて筋収縮システムにおける熱シグナルの生理的意義を顕微解析した成果に関する学会発表、量子ビームで作製した培養基材についての解説記事執筆や学会発表を行った。
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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
研究計画通りに研究を遂行し、一部の成果に関しては学術論文誌での発表、プレスリリースをすることができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き研究計画に従い、研究を推進し、研究成果を学術論文誌で発表することを目指す。研究計画の変更あるいは研究を遂行する上での問題点として特筆することはない。
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