2017 Fiscal Year Research-status Report
古代温度センサーの復元と、ゲノム編集を用いた温度感覚の進化機構の解明
| Project/Area Number |
16K07470
|
|---|
| Research Institution | Okazaki Research Facilities, National Institutes of Natural Sciences |
|---|
Principal Investigator |
齋藤 茂 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, 助教 (50422069)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | 温度センサー / 温度感受性TRPチャネル / ツメガエル / 遺伝子改変 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
「温度感覚」が環境適応に関連してどのように変化してきたのか、また、その分子メカニズムはどのようなものだったのかを実証的に解明するために、温度条件が異なる生息地に分布するネッタイツメガエルとアフリカツメガエルの比較解析を進めてきた。これまでの研究により、温度センサー分子であるTRPV1およびTRPA1は熱刺激に応答すること、また、その応答特性が2種間で異なることを明らかにしてきた。しかし、TRPV1やTRPA1の機能特性はアフリカツメガエル卵母細胞に両遺伝子を人工的に強制発現させて解析したものであり、生体レベルでこれらのチャネルが温度受容にどの程度貢献しているのかは未だ明らかになっていない。
TRPV1やTRPA1の生理機能を調べるためには、これらの遺伝子を改変したツメガエルが必要である。そこで、本研究計画では初年度からネッタイツメガエルの遺伝子改変系統の作出を進め、本年度にTRPA1遺伝子を破壊したネッタイツメガエル系統を樹立した。この系統ではTRPA1遺伝子内に終止コドンが形成されるために機能的なTRPA1タンパク質が合成されないと期待される。
幼生に対してTRPA1のアゴニストを作用させた場合、野生型に比べてTRPA1遺伝子破壊個体では行動レベルの応答性が低下していた。一方、高温刺激応答においては予備的な解析では、TRPA1遺伝子破壊系統と野生型の個体の間では明瞭な差異が認められなかった。来年度は更に詳細な行動解析を行うとともに、TRPV1の遺伝子破壊系統の作出も継続して進める予定である。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ネッタイツメガエルは世代時間が6～8ヶ月と比較的長いことから本種の遺伝子破壊系統の作出が本研究計画において時間的な制限要因であった。しかし、初年度から迅速に取り組んできたため、本年度に、TRPA1の遺伝子破壊系統の作出が完了し、行動解析を行うことができた。上述の通り、作出したネッタイツメガエル系統の幼生においてTRPA1遺伝子が破壊された場合に想定される行動レベルの変化が観察されている。一方、もう一つのターゲット遺伝子であるTRPV1の遺伝子破壊系統の作出もほぼ完了しており、来年度はTRPV1遺伝子破壊系統を用いた行動解析にも着手できると期待される。
また、これまで比較してきたアフリカツメガエルおよびネッタイツメガエルの2種に加えて、新たに2種のツメガエルからTRPV1およびTRPA1を単離し、機能的な比較も進めている。これらのことから本研究計画は概ね順調に進展している。
|
| Strategy for Future Research Activity |
TRPA1およびTRPV1チャネルの遺伝子破壊個体の行動解析を進める。各チャネルのアゴニストや高温刺激に対する行動応答を遺伝子破壊系統と野生型の個体間で比較し、これらの遺伝子がネッタイツメガエルの高温応答特性にどの程度寄与しているかを検討する。どちらのチャネルも40℃程度から活性化されることから各々の遺伝子を破壊しただけでは高温刺激に対する行動応答に明瞭な変化が見いだせないことも想定される。そのため、TRPV1とTRPA1遺伝子の両者が破壊された系統も作出し、行動解析を行う予定である。
一方、当初の研究計画には含んでいなかったが、南西諸島に生息するリュウキュウカジカガエルを対象にした研究も進める。本種の幼生は高温耐性を持ち40℃を超える水温下でも生存可能である。そのため、温度センサー分子が高温耐性を獲得する過程でどのように機能を変化させてきたのかを調べるのに適している。リュウキュウカジカガエル幼生の行動解析およびTRPV1やTRPA1の機能解析を進める予定である。また、本州の清流に生息する近縁種のカジカガエルと比較し、高温耐性の獲得に伴う温度センサー分子の進化過程の解明を試みる。
|
| Causes of Carryover |
ツメガエルの行動解析に使用する機器の一部を購入しなかった。平成30年度にツメガエルの飼育や行動実験等に必要な機器を購入する計画である。
|
