2018 Fiscal Year Research-status Report
嗅覚神経細胞における感度モジュレーションの分子メカニズム解明
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16K08495
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
竹内 裕子 大阪大学, 生命機能研究科, 准教授 (10324823)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 嗅覚 / 電気生理 / 情報変換機構 / イオンチャネル / 嗅線毛 / ケージド化合物 / 匂い |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、研究課題のメインテーマである「嗅覚感度モジュレーションの分子メカニズム解明」の中でも、「匂いを感じるときの嗅線毛内の分子ダイナミクス解析」について、更に詳細な検討を進めた。そもそも「匂いを感じる」ための分子機構は、匂い分子の持つ化学的な情報が嗅細胞線毛に局在して高密度に発現しているCNGチャネルとCl(Ca)チャネルの連続的な開口により電気信号へと変換されることが第一段階となる。その際、セカンドメッセンジャーであるcAMP・Ca2+の挙動は生体電気信号変換において、信号発生に影響を与える重要な要素の1つである。そのため、嗅細胞の線毛内のセカンドメッセンジャー分子の数（濃度）を自由に制御する実験系を用いて、直径100nmの線毛内の分子動向を明らかにした。その際、線毛の微細構造に由来する実験技術的な困難を克服するために以下の技術を組み合わせたシステムが必要であった。1) 微細構造体の可視化, 2) 線毛へのケージド化合物導入と光解離による電流発生システム, 3) チャネル電流測定のためのパッチクランプシステム, 4) 単離細胞への匂い物質投与システム。しかし、研究室移転や、移転後の北大阪大地震による実験セットアップの破壊と再構築に時間がかかり、結果的に進度が遅れたことは否めない。特にケージド化合物を使用する実験機器と匂い物質を投与する機器（研究室自作）は1つのPCで制御しており、これら機器の1部や制御プログラムは研究室で作製した自作品で市販品ではないため、修理・調整にかなりの手間と時間を要した。これら機器を同時併用することで「生きた嗅細胞線毛内での分子の実時間挙動」を定量的に調べることを可能とした。本テーマに関する結果はJournal of General Physiology にて論文化した（Takeuchi & Kurahashi, 2018）。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究実施場所の移転（キャンパス移転, 2017年）時に、実験装置の解体と輸送中の機器の損傷の影響と移転後、実験セットの1からの構築に相当の時間を要したことから、申請時当初からの計画より遅延が生じた。新セットアップ構築後、大阪府北部地震（2018年6月）に見舞われ、新実験室に被害が多数出たため、現状復興までに相当の時間を要したことからも、予算獲得当初には予期できない事象が立て続けに起こったため、補助事業期間延長を申請した。その結果、全体として約1年以上分の遅延が見込まれている。現在は、その遅れを取り戻すべく、実験施行および解析、論文化を進めている。進捗として、新セットアップの再構成、研究室自作システムの動作確認、PCと自作装置・セットアップの連携動作確認、細胞でのテスト実験、課題テーマでの細胞からの電気信号の記録取得・解析、データの論文化と段階的に目的をクリアしている過程である。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、これまでの研究課題での小目的から得られた細胞データを整理・解析し、新システムにて追加取得を行ったデータを併せて解析し直し、論文化する予定である。必要に応じてシステム確認と細胞データを追加する。具体的には、単離細胞を試料として用いて、細胞膜状に発現しているイオンチャネル（情報変換チャネル）からの電流をリアルタイム記録し、外部からの物理刺激（光）・化学刺激（化学物質）に対する応答電流の変化を解析する。嗅細胞線毛に局在して高密度に発現しているCNGチャネルとCl(Ca)チャネルの連続的な開口により電気信号へと変換されるため、セカンドメッセンジャーであるcAMP・Ca2+の挙動をリアルタイムで自由に制御する実験系を用いて、直径100nmの線毛内の分子動向を定量的に明らかにする実験系である。本研究課題に遂行に際して「生きた」嗅細胞線毛の持つナノ構造体内の実時間分子挙動や、線毛に発現しているチャネル活性を電気生理学的手法で解析するため、物理化学の常識とは異なる挙動が生体微小空間内で展開されることが実験から予期される。その結果は、課題目的である「嗅覚感度モジュレーションの分子メカニズム解明」に直接関係する重要な結果のうちの1つであると考えている。
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| Causes of Carryover |
申請時には、予期できない事象が2件重なったため。1件目は研究実施場所の移転（キャンパス移転, 2017年）時に、実験装置の解体と輸送中の機器の損傷の影響と移転後、実験セットの1からの構築に相当の時間を要したことから、申請時当初からの計画より遅延が生じた。2件目は、新セットアップ構築後、大阪府北部地震（2018年6月）に見舞われ、新実験室に被害が多数出たためである。2件が立て続けに起こったことからも、現状復興までに相当の時間を要した。これらは予算獲得当初には予期できない事象である。そのため、補助事業期間延長を申請した。その結果、全体として約1年以上分の遅延が見込まれるが、現在はその遅れを取り戻すべく、実験施行および解析、論文化を進めている。進捗として、新セットアップの再構成、研究室自作システムの動作確認、PCと自作装置・セットアップの連携動作確認、細胞でのテスト実験、課題テーマでの細胞からの電気信号の記録取得・解析、データの論文化と段階的に目的をクリアしている過程である。
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Research Products
(7 results)
