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2016 Fiscal Year Annual Research Report

Molecular physiology of tissue circuit for cold acclimation

Research Project

Project/Area Number 15H04404
Research InstitutionKonan University

Principal Investigator

久原 篤  甲南大学, 理工学部, 准教授 (00402412)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords温度応答 / 組織ネットワーク / C. elegans / 精子 / フィードバック制御 / 温度受容ニューロン
Outline of Annual Research Achievements

動物は常に変化する環境に適切に適応することで、生存や繁栄をおこなうことができる。本研究では、動物の温度環境への適応を、これまでに明らかにした神経などの組織だけでなく、これまでに焦点を当ててこなかった組織に着目して解析をおこなう。それらの複数の臓器間のネットワークによる時空間制御の観点から動物の温度適応の分子生理機構の解明をめざす。本研究では、シンプルなモデル動物である線虫C. elegansのオリジナルの温度適応の現象をもちいる。温度適応に関わるさらなる遺伝子を同定したところ、これまでに同定した神経系と腸以外にも、新たに温度適応に関与する組織として精子がみつかった。そのため、温度適応に関わる組織として、神経系と、腸と、精子の組織間ネットワークの優位関係を各組織の変異体をもちいて遺伝学的優位解析をおこなった。具体的には、精子特異的プロテインフォスファターゼと、腸のインスリン経路と、温度受容ニューロンのcGMP経路のそれぞれが、物理的に離れた組織であるが、相互作用し合っている結果が、分子遺伝学と生理学的解析などから明らかになった。特に、精子から頭部の温度受容ニューロンに、情報のフィードバックがおきていることが示唆された。さらに、ステロイドホルモンなどの分泌性シグナリングが、それらの組織間の情報伝達を担っていることが遺伝学的に示唆された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

交付申請書に記載した実施計画をおおかた進められたと考えられる。温度適応に関わるさらなる遺伝子を同定したところ、これまでに同定した神経系と腸以外に、新たに温度適応に関与する組織として精子がみつかり、精子から頭部温度受容ニューンへのフィードバック制御がみつかり、新たな視点から温度適応に関わる組織ネットワークの解析を進めることができた。さらに、ステロイドホルモンなどの分泌性シグナリングが、それらの組織間の情報伝達を担っていることが見つかった。DNAマイクロアレイで単離された分泌性情報伝達に関わる遺伝子のなかでも核内受容体の変異体で低温耐性異常がみつかり、組織間情報伝達の分子モデルが提唱できた。

Strategy for Future Research Activity

これまでにおこなった温度の変化に応じて発現変動する遺伝子のDNAマイクロアレイ解析の結果から、分泌性の情報伝達に関与する分子が多数得られたため、それらを解析する。並行して、これまでにDNAマイクロアレイ解析から同定した低温適応時に発現変動遺伝子の変異体について、低温適応の表現型を解析する。同定した組織に応じて、既知の分子経路との接続を多重変異体をもちいた分子遺伝学と、細胞活動イメージングなどで明らかにする。複数の組織の温度変化に応じた生理的動態は、Genetically encodableなCa2+インディケーターをつかい定量化する。定量化されたテータをもとに数理的なパターンが存在するかどうかを考察する。また、DNAマイクロアレイ解析から得られた遺伝子の変異体のうち、低温耐性の異常が見られたにも関わらず、戻し交配によってその異常が消えてしまったものもあるため、それらの系統に関しては表現型を指標に原因遺伝子の同定に向けた解析を行う。

  • Research Products

    (21 results)

All 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 4 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Int'l Joint Research] カリフォルニア大学/アラスカ大学(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      カリフォルニア大学/アラスカ大学
  • [Journal Article] Diverse Regulation of Temperature Sensation by Trimeric G-Protein Signaling in Caenorhabditis elegans.2016

    • Author(s)
      Ujisawa, T., Ohta, A., Uda-Yagi, M., Kuhara A.
    • Journal Title

      PLOS ONE

      Volume: 11(10): e0165518 Pages: 1-20

    • DOI

      doi:10.1371/journal.pone.0165518

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Sperm affects head sensory neuron in temperature tolerance of Caenorhabditis elegans2016

    • Author(s)
      Sonoda S., Ohta, A., Maruo, A., Ujisawa T., Kuhara, A.
    • Journal Title

      Cell Reports

      Volume: 16, 1 Pages: 56-65

    • DOI

      DOI: 10.1016/j.celrep.2016.05.078

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Natural variations of cold tolerance and temperature acclimation in Caenorhabditis elegans2016

    • Author(s)
      Okahata M., Ohta, A., Mizutani, H., Minakuchi, Y., Toyoda, A., Kuhara, A.
    • Journal Title

      Journal of Comparative Physiology B

      Volume: 186, 8 Pages: 985-998

    • DOI

      DOI: 10.1007/s00360-016-1011-3

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] A Caenorhabditis elegans homolog of Prox1/Prospero is expressed in the glia and is required for sensory behavior and cold tolerance.2016

    • Author(s)
      Kage-Nakadai E., Ohta, A., Ujisawa T., Sun S., Nishikawa Y., Kuhara A., Mitani S.
    • Journal Title

      Genes to Cells

      Volume: 21, 9 Pages: 936-948

    • DOI

      DOI: 10.1111/gtc.12394

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Reconstruction of spatial thermal gradient encoded in thermosensory neuron AFD in Caenorhabditis elegans2016

    • Author(s)
      Tsukada Y., Yamao M., Honda N, Shimowada T., Ohnishi N., Kuhara A., Ishii S., Mori I.
    • Journal Title

      The Journal of Neuroscience

      Volume: 36, 9 Pages: 2571-2581

    • DOI

      DOI: https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.2837-15.2016

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 動物の温度適応の遺伝子暗号をシンプルな生物から解読する2017

    • Author(s)
      園田悟、宇治澤知代、太田茜、久原篤
    • Organizer
      第9回サイエンスフェアin兵庫
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場(神戸、兵庫)
    • Year and Date
      2017-01-29 – 2017-01-29
  • [Presentation] 線虫から学ぶ温度応答の制御機構2016

    • Author(s)
      久原篤, 太田茜
    • Organizer
      第1回Biothermology Workshop - 生命システムの熱科学 -
    • Place of Presentation
      岡崎コンファレンスセンター(岡崎、愛知)
    • Year and Date
      2016-12-10 – 2016-12-11
    • Invited
  • [Presentation] トランスクリプトーム解析から得られた低温馴化適応スピードに関わる遺伝子2016

    • Author(s)
      坂井詩織、三浦 徹、宇治澤 知代、水口洋平、豊田敦、太田 茜、久原 篤
    • Organizer
      分子生物学会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(横浜、神奈川)
    • Year and Date
      2016-11-30 – 2016-12-02
  • [Presentation] 温度適応において精子が頭部感覚ニューロンの感度に影響を与える2016

    • Author(s)
      園田 悟、太田 茜、圓尾 綾菜、宇治澤 知代、久原 篤
    • Organizer
      分子生物学会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(横浜、神奈川)
    • Year and Date
      2016-11-30 – 2016-12-02
  • [Presentation] 温度馴化におけるカリウムチャネルKQT-2の役割と温度馴化多様性の分子遺伝学2016

    • Author(s)
      岡畑美咲、太田茜、水口洋平、豊田敦、 久原篤
    • Organizer
      分子生物学会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(横浜、神奈川)
    • Year and Date
      2016-11-30 – 2016-12-02
  • [Presentation] Molecular logic for temperature signaling in cold tolerance of C. elegans.2016

    • Author(s)
      Tomoyo UJISAWA, Misato UDA,Akane OHTA,Katsushi ARISAKA,Atsushi KUHARA
    • Organizer
      生物物理学会
    • Place of Presentation
      筑波国際会議場(つくば市、茨城)
    • Year and Date
      2016-11-25 – 2016-11-27
  • [Presentation] Molecular neural circuit mechanisms underlying temperature acclimation speed in C. elegans2016

    • Author(s)
      Akane Ohta, Makoto Ioroi, Satoko Fujii, Atsushi Kuhara
    • Organizer
      ICZ22 ZSJ87 jointmeeting 2016
    • Place of Presentation
      沖縄コンベンションセンター(宜野湾、Okinawa)
    • Year and Date
      2016-11-16 – 2016-11-18
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 線虫C. elgansの低温適応における精子から神経へのフィードバック2016

    • Author(s)
      園田 悟、太田 茜、圓尾 綾菜、宇治澤 知代、久原 篤
    • Organizer
      遺伝学会
    • Place of Presentation
      日本大学国際関係学部(三島、静岡)
    • Year and Date
      2016-09-07 – 2016-09-09
  • [Presentation] Sperm controls neural activity in tissue network of cold acclimation2016

    • Author(s)
      Ayana Maruo, Satoru Sonoda, Tomoyo Ujisawa, Akane Ohta, Atsushi Kuhara
    • Organizer
      比較性理性科学学会
    • Place of Presentation
      玉川大(町田、東京)
    • Year and Date
      2016-09-02 – 2016-09-04
  • [Presentation] hydroxyacyl-CoA dehydrogenase is require for cold acclimation speed of C. elegans2016

    • Author(s)
      Shiori Sakai, Tohru Miura, Tomoyo Ujisawa, Yohei Minakuchi, Atsushi Toyoda, Akane Ohta, Atsushi Kuhara
    • Organizer
      比較性理性科学学会
    • Place of Presentation
      玉川大(町田、東京)
    • Year and Date
      2016-09-02 – 2016-09-04
  • [Presentation] Isolation of genes required for cold acclimation speed2016

    • Author(s)
      Shiori Sakai, Tohru Miura, Tomoyo Ujisawa, Yohei Minakuchi, Atsushi Toyoda, Akane Ohta, Atsushi Kuhara
    • Organizer
      C. elegans Neuronal Development, Synaptic Function & Behavior meeting
    • Place of Presentation
      Nagoya university(Nagoya, Aichi Japan)
    • Year and Date
      2016-07-27 – 2016-07-30
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Sperm-mediated tissue network regulates cold acclimation2016

    • Author(s)
      Ayana Maruo, Satoru Sonoda, Tomoyo Ujisawa, Makoto Higashine, Akane Ohta, Atsushi Kuhara
    • Organizer
      C. elegans Neuronal Development, Synaptic Function & Behavior meeting
    • Place of Presentation
      Nagoya university(Nagoya, Aichi Japan)
    • Year and Date
      2016-07-27 – 2016-07-30
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Sperm affects thermo-sensory neuron underlying cold acclimation2016

    • Author(s)
      Ayana Maruo, Satoru Sonoda, Tomoyo Ujisawa, Akane Ohta, Atsushi Kuhara
    • Organizer
      神経科学学会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(横浜、神奈川)
    • Year and Date
      2016-07-20 – 2016-07-22
  • [Remarks] 久原研究室ホームページ

    • URL

      http://kuharan.com/index.html

  • [Remarks] 所属大学研究者紹介

    • URL

      http://researchers.adm.konan-u.ac.jp/html/100000141_ja.html

URL: 

Published: 2018-01-16   Modified: 2022-10-07  

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