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2017 Fiscal Year Annual Research Report

TRPチャネルとanoctamin連関の構造基盤、生理学的意義の解明と治療戦略

Research Project

Project/Area Number 15H02501
Research InstitutionOkazaki Research Facilities, National Institutes of Natural Sciences

Principal Investigator

富永 真琴  大学共同利用機関法人自然科学研究機構(岡崎共通研究施設), 岡崎統合バイオサイエンスセンター, 教授 (90260041)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2019-03-31
Keywords生理学 / 神経科学
Outline of Annual Research Achievements

1.TRPV4とanoctamin 1 (ANO1)が複合体形成を形成して唾液分泌に関わることを、詳細に検討した。アセチルコチンによる唾液分泌が温度上昇で有意に増大し、それがTRPV4依存性であることを、TRPV4欠損唾液線を用いて検証した。加えて、マウス涙腺からの涙分泌もTRPV4, ANO1依存的であることを確認した。温度依存的な唾液分泌にTRPV4, ANO1複合体の機能連関が明らかになり、副交感神経による中枢神経の唾液分泌制御メカニズムに加えて、唾液腺局所で温度を感知して唾液分泌を制御するメカニズムがあることが明らかになった。2.ANO1の有効な阻害剤であることを見いだした4-isopropylcyclohexanolが痒み関連行動も抑制するかどうかを、マウスモデルを用いて検討した。クロロキン(抗マラリア薬)によるおそらくTRPA1活性化を介した痒み関連引っ掻き行動は4-isopropylcyclohexanolで抑制されなかったが、GSK1016790AによるTRPV4活性化を介した痒み関連引っ掻き行動は4-isopropylcyclohexanolで抑制された。3.クロタミトンは古くから鎮痒薬であるが、その活性化メカニズムは明らかでない。感覚神経もしくは表皮ケラチノサイトに発現する種々のTRPチャネルの活性に対するクロタミトンの効果をパッチクランプ法を用いて検討し、クロタミトンがTRPV4活性を強く抑制することを見いだした。クロタミトンは、ヒトケラチノサイトのTRPV4活性も阻害し、マウスでのGSK1016790Aによる痒み関連引っ掻き行動も抑制した。HEK293細胞にTRPV4を発現させて行った実験で、クロタミトンwashoutで電流増大が観察された。種々の電気生理学的解析により、クロタミトンがTRPV4チャネルポアを拡大させていることが明らかになった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

1.TRPV4, ANO1の機能連関が広く水分泌を伴う外分泌腺機能に関与することが明らかになった。今後、TRPV4, ANO1あるいは複合体形成阻害剤が水分泌を伴う外分泌腺機能制御薬として機能する可能性がある。ドライアイ、口渇はシェーグレン症候群だけでなく、現代人の大きな問題であり、その治療薬開発につながるかもしれない。2. Mentholは古くから鎮痛薬として使用されているが、その分子メカニズムは明らかでなかった。Mentholより簡単な構造の化合物4-isopropylcyclohexanolに効果があることが分かったことの意義は大きく、4-isopropylcyclohexanolはANO1, TRPV1, TRPA1, TRPM8, TRPV4の機能阻害効果も示すことから、新たな鎮痛薬・鎮痒薬開発につながるものと期待される。3.クロタミトンがTRPV4チャネル活性阻害を示す一方でチャネルポア拡大をもたらす発見の意義は大きく、TRPV4チャネルのチャネル開口を理解する上で大きな発見である。クロタミトンの作用の詳細な単一チャネル電流記録レベルでの解析が必要と考えられる。

Strategy for Future Research Activity

1.4-isopropylcyclohexanolの作用ドメインの解明 4-isopropylcyclohexanolはANO1, TRPV1, TRPA1, TRPM8, TRPV4の機能阻害効果も示すことから、アミノ酸配列の比較解析および他の種のANO1, TRPV1, TRPA1, TRPM8, TRPV4機能への4-isopropylcyclohexanolの効果を解析する。今のところ、複数種のTRPA1に対する作用として、阻害するものと活性化するものの両方が存在することが明らかになっており、活性化剤・阻害剤の両方に働きうることから、アミノ酸配列の比較検討から、キメラ体・点変異体を用いて作用部位、作用メカニズムを明らかにしていく。2.TRPV1, ANO1複合体と他の代謝型受容体との連関の解析 TRPV1はPKCによってリン酸化されて機能増強することが知られており、それが炎症性疼痛のメカニズムの一つと考えられている。一方、ANO1はPKCによる機能制御はないとされる。そこで、PKC活性化がTRPV1, ANO1複合体の機能連関の増強をもたらすかどうかを主に電気生理学的に解析する。3.TRPV4, ANO1複合体の他の水分泌を伴う外分泌腺機能への関与の検討 ヒトと馬は体温調節のために発汗する動物であり、マウスはそれとは別の精神性発汗を足底に起こす。TRPV4, ANO1複合体が発汗に関与することを解析する。マウス足底でアセチルコリン投与後の発汗をミノール法で検討し、温度の影響も観察する。また、TRPV4欠損マウスで精神性発汗が低下しているかどうかを検討する。さらに、上記で見いだしたANO1阻害剤4-isopropylcyclohexanolに制汗作用をあるかどうかをマウスおよびヒトで検討する。

  • Research Products

    (23 results)

All 2018 2017 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (18 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 4 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] TRPV4 heats up ANO1-dependent exocrine gland fluid secretion2018

    • Author(s)
      Derouiche Sandra、Takayama Yasunori、Murakami Masataka、Tominaga Makoto
    • Journal Title

      FASEB J.

      Volume: 32 (4) Pages: 1841-1854

    • DOI

      10.1096/fj.201700954R

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Nociceptors boost the resolution of fungal osteoinflammation via the TRP Channel-CGRP-Jdp2 axis.2017

    • Author(s)
      Maruyama K, Takayama Y, Kondo T, Ishibashi KI, Sahoo BR, Kanemaru H, Kumagai Y, Martino MM, Tanaka H, Ohno N, Iwakura Y, Takemura N, Tominaga M, Akira S.
    • Journal Title

      Cell Rep.

      Volume: 19(13) Pages: 2730-2742

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2017.06.002

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Transient receptor potential vanilloid 4 (TRPV4) channel as a target of crotamiton and its bimodal effects.2017

    • Author(s)
      Kittaka H, Yamanoi Y, Tominaga M.
    • Journal Title

      Pfluger Archiv. Eur. J. Physiol.

      Volume: 469 Pages: 1313-1323

    • DOI

      10.1007/s00424-017-1998-7

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] β-Eudesmol, an oxygenized sesquiterpene, stimulates appetite via TRPA1 and the autonomic nervous system2017

    • Author(s)
      Ohara Kazuaki、Fukuda Takafumi、Ishida Yuko、Takahashi Chika、Ohya Rena、Katayama Mikio、Uchida Kunitoshi、Tominaga Makoto、Nagai Katsuya
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 7 Pages: 15785

    • DOI

      10.1038/s41598-017-16150-6

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] マウス表皮最表層におけるTRPV3の機能的発現2018

    • Author(s)
      鈴木 喜郎
    • Organizer
      第95回日本生理学会大会
  • [Presentation] TRPチャネルとANO1を標的とした4-イソプロピルシクロヘキサノールによる疼痛および掻痒の緩和2018

    • Author(s)
      高山 靖規
    • Organizer
      第95回日本生理学会大会
  • [Presentation] Involvement of thermosensitive TRP channels in tempetature-dependent microglia movement2018

    • Author(s)
      Sandra Derouiche
    • Organizer
      第95回日本生理学会大会
  • [Presentation] TRPV4 is functionally expressed in cultured mouse Schwann cells2018

    • Author(s)
      Xiaona Feng
    • Organizer
      第95回日本生理学会大会
  • [Presentation] 創傷治癒におけるケラチノサイトTRPV3-ANO1相互作用の役割2018

    • Author(s)
      山野井 遊
    • Organizer
      第95回日本生理学会大会
  • [Presentation] Functional interaction between TRPV1 and ANO1 in mouse sensory neurons2017

    • Author(s)
      Makoto Tominaga
    • Organizer
      2017 Yonsei-Korea-NIPS Symposium
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Physiological analysis of TRPV3-ANO1 interaction in keratinocytes2017

    • Author(s)
      Yu Yamanoi
    • Organizer
      2017 Yonsei-Korea-NIPS Symposium
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 温度感受性TRPチャネルと侵害刺激受容2017

    • Author(s)
      富永 真琴
    • Organizer
      第27回中国四国ペインクリニック学会
    • Invited
  • [Presentation] 4-イソプロピルシクロヘキサノールのイオンチャネル阻害作用2017

    • Author(s)
      高山 靖規
    • Organizer
      第39回日本疼痛学会
  • [Presentation] クロタミトンのTRPV4チャネルに対する2つの作用2017

    • Author(s)
      山野井 遊
    • Organizer
      第39回日本疼痛学会
  • [Presentation] 4-イソプロピルシクロヘキサノールによる包括的イオンチャネル阻害を介した鎮痛効果2017

    • Author(s)
      高山 靖規
    • Organizer
      第40回日本神経科学大会
  • [Presentation] 体温調節機構と発汗:末梢から中枢機構の総合的解明のために2017

    • Author(s)
      富永 真琴
    • Organizer
      第25回日本発汗学会総会
    • Invited
  • [Presentation] Charactarization of TRPA1 from desease vector mosquitoes2017

    • Author(s)
      Tianbang Li
    • Organizer
      第64回中部日本生理学会
  • [Presentation] Anoctamin 1 as a target of anti-noceptive agents2017

    • Author(s)
      Makoto Tominaga
    • Organizer
      The 7th Asian Pain Symposium
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Comprehensive reguration of ion dynamics through TRP-ANO1 interaction in primary sensory neurons2017

    • Author(s)
      Yasunori Takayama
    • Organizer
      The 7th Asian Pain Symposium
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] TRPV4 heats ups ANO-dependent exocrine glad fluid secretion2017

    • Author(s)
      Makoto Tominaga
    • Organizer
      The 16th International Symposium on Molecular and Neural Mechanisms of Taste and Olfactory Perception
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Involvement of TRP channels in itch2017

    • Author(s)
      Makoto Tominaga
    • Organizer
      27th International Symposium of Itch
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Pharmacological effects of 4-isopropylcyclohexanol on TRP channel and ANO1/TMEM 16A2017

    • Author(s)
      Yasunori Takayama
    • Organizer
      Neuroscience2017
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 自然科学研究機構 生理学研究所 細胞生理研究部門ホームページ

    • URL

      http://www.nips.ac.jp/cs/

URL: 

Published: 2018-12-17  

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