2019 Fiscal Year Annual Research Report
Evolution of thermoTRP-mediated thermosensation in Anolis lizard
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19J01186
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
赤司 寛志 東京理科大学, 生物工学科, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| Keywords | 温度感受性TRP / アノールトカゲ / 温度適応 / 温度感覚 / 進化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
動物の温度感覚は、自身の体温を適切な温度に保つ上での重要な生理機能の一つであり、感覚神経に発現する温度感受性のTransient Receptor Potentialイオンチャネル（以後TRP）が温度センサーの役割を担うとされている。これまでの研究から、生物の温度特性と相関するように、TRPの一つであるTRPA1の活性化温度(すなわち温度センサーが反応する温度)が変化していることが示された。しかし、これまでの研究は比較対象種が少なく、TRPA1以外のTRPを加味していないことから、TRPの機能と動物の生息温度環境との関係を明らかにできていなかった。本研究は、生息温度環境が明らかになっているキューバ産アノールトカゲについて、TRPの活性化温度と生息温度環境の関係を明らかにすることを目的とする。そこで、本年度は、それぞれ低温及び高温に適応していることが示唆されているアノールトカゲ二種（Anolis allogus, Anolis sagrei）について、TRPA1と同様に高温センサーとして注目されているTRPV1の全長アミノ酸配列を決定し、配列比較から温度感受性に寄与するアミノ酸領域及びその配列を解析することで、TRPV1の活性化温度の種間分化を推定することを目的とする。
本年度の研究から、当該二種のTRPV1には、TRPの温度感受性を左右する構造上にアミノ酸置換が生じていたことから、低温及び高温適応種の間でTRPV1の活性化温度が変化していることが示唆された。これは、温度感覚は動物の温度特性に伴い変化するというこれまでの報告を支持している。TRPの機能解析から動物の温度特性を推定することは、今後の変動する温度環境に対する動物の応答を理解・予測する上で極めて重要な知見となる。
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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
本年度は、キューバ産のアノールトカゲ（A. allogus, A. sagrei）について、TRPV1のアミノ酸配列を決定し、二種間の配列比較を実施することで、TRPV1の活性化温度の変化を推定することを目的とする。本年度は、これまでの研究で採取していた当該二種のサンプルを用いて、実際に二種のTRPV1のアミノ酸配列を決定し、配列比較を実施したことから、おおむね順調に進展しているといえる。
解析の結果、TRPV1のN末端領域や細胞膜貫通領域ではアミノ酸置換がほとんど生じていなかったものの、アミノ酸置換の9割はC末領域に生じていた。マウスを用いた先行研究において、高温感受性TRPV1と低温感受性TRPM8のC末端領域を部分的（75残基）に置換したキメラTRPV1の活性化温度を測定した結果、マウスにおいて高温感受性であるはずのTRPV1が低温で応答したことが報告されている（Brauchi et al., 2007）。本研究では、低温種及び高温種のTRPV1の活性化温度の種間差を見出すことに加え、温度感受性の種間差を生む原因配列を特定するため、当該アミノ酸領域を置換したキメラTRPV1配列を作成した。すなわち、マウスTRPV1の温度感受領域と相同なアノールトカゲTRPV1のアミノ酸領域を推定し、低温種型の75残基と高温種の75残基を置換した。これにより、低温種、高温種、そしてキメラTRPV1の機能解析を実施する準備が整った。機能解析は、HEK細胞を用いたパッチクランプ法を行なう予定である。本年度は同時に、平面パッチクランプ法の開発も行なっており、開発の進捗次第では従来のパッチクランプ法ではなく平面パッチクランプ法による機能解析も視野に入れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度では、これまでにサンプルを採取しているキューバ産アノールトカゲ3種（A. allogus, A. homolechis, A. sagrei）におけるTRPA1及びTRPV1の活性化温度決定に重要な原因アミノ酸を特定する。そこで、まず各種を代表するアミノ酸配列を確認するため、種内のアミノ酸変異の有無を確認する必要がある。これまでに、A. allogusとA. sagreiのTRPV1は配列を決定しているため、今後はさらに個体数を増やしてTRPV1配列の比較を行ない、TRPV1の活性化温度変化に重要な領域のアミノ酸変異を特定する。変異を含むアミノ酸配列を種間で入れ替えたキメラTRPV1配列を用いて、通常のTRPV1とキメラTRPV1の活性化温度を測定・比較することで、特定したアミノ酸が活性化温度に及ぼす寄与を明らかにする。本年度は二種のTRPV1及びキメラTRPV1の活性化温度の測定に注力する。これらの計画は本研究申請書に記載した順番と実験の都合上前後する。当初の計画にあったTRPA1については、これまでの研究で当該アノールトカゲ3種の全長アミノ酸配列を決定しているものの、サンプルの劣化など原因は不明だが、別個体のTRPA1配列のクローニングが滞っている。そこで、本年度は、TRPV1の配列解析や電気生理学的解析に加え、引き続きTRPA1配列の種内比較も進める。
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Research Products
(1 results)
