2022 Fiscal Year Research-status Report
遅筋に発現する新規アセチルコリン受容体の筋収縮制御における機能の解明
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21K15138
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| Research Institution | Jichi Medical University |
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Principal Investigator |
善方 文太郎 自治医科大学, 医学部, 講師 (90758541)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 神経筋接合部 / アセチルコリン受容体 / ゼブラフィッシュ / 筋収縮 / 運動機能 / 骨格筋 / イオンチャネル / カルシウム透過性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
脊椎動物の運動機能の制御においては骨格筋と運動神経のシナプス部である神経筋接合部が極めて重要な役割を担う。これまでにゼブラフィッシュの遅筋において従来知られていたものとは異なる分子構成のアセチルコリン受容体が発見された。遅筋が既知のモデルとは異なるメカニズムで収縮する可能性が考えられるが、この新規アセチルコリン受容体の機能には未解明な点が多く残されている。本研究はこの新規アセチルコリン受容体の機能を解析し、遅筋の収縮メカニズムを解明することを目的とする。
昨年度までに申請者は遅筋のアセチルコリン受容体が既知の受容体に比べて高いカルシウム透過性を示すことを明らかにし、その生理学的意義を解明するため、遺伝子改変によって遅筋のアセチルコリン受容体のカルシウム透過性を喪失させたトランスジェニックゼブラフィッシュを作製した。さらに、内在性のアセチルコリン受容体の影響を除くため、筋型アセチルコリン受容体を完全に喪失した変異系統（sofa potato）と交配し、変異型アセチルコリン受容体の機能のみをクリアに解析できる条件を整えて実験を行った。
この遺伝子改変ゼブラフィッシュを用いて運動機能解析を行ったところ、カルシウム透過性を失った系統では遊泳行動時の身体の屈曲の角度が小さく、さらに遊泳速度も遅くなるなど、運動機能の有意な低下が認められた。このことから遅筋のアセチルコリン受容体を介したカルシウムイオンの流入が遅筋の収縮メカニズムにおいて重要な役割を担うことが示唆された。ここまでの結果に関して日本生理学会大会および日本動物学会大会において発表を行った。
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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
当初の計画の通り、これまでに遅筋のアセチルコリン受容体の特徴について解析を進め、その結果高いカルシウム透過性を示すことを明らかにした。さらにこのカルシウム透過性が生理学的にどのような意義をもつのかをin vivoの系で解析するため、遅筋のカルシウム透過性を喪失させた遺伝子改変ゼブラフィッシュ系統の作製に成功した。この遺伝子改変系統を用いて運動機能の解析まで行った。内在性のアセチルコリン受容体の影響を排除するため、筋型アセチルコリン受容体を喪失した変異系統と掛け合わせる時間を要したため、当初計画していたカルシウムイメージングによる骨格筋の細胞レベルでの活動の解析に関しては実行にいたっておらず、現在条件検討を含めた予備実験に入った状況である。
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| Strategy for Future Research Activity |
遅筋のカルシウム透過性を喪失させた遺伝子改変系統を使用し、引き続き詳細な運動機能解析を行う。また、この改変系統の遅筋の活動にどのような影響が生じているか、カルシウムイメージングによって細胞の活動を解析する。これによってアセチルコリン受容体を介した直接的なカルシウムイオンの流入が筋収縮においてどのような役割を担っているかを明らかにする。
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| Causes of Carryover |
研究を進める中で、アセチルコリン受容体のカルシウム透過性を改変したゼブラフィッシュの表現型をより正確に解析するために、内在性のアセチルコリン受容体を喪失した変異系統との交配を行う必要があると判断した。この掛け合わせのために時間を要したため、当初の計画にあったカルシウムイメージングまで実施するに至らなかった。交配自体は済んだため、今後カルシウムイメージングによる筋細胞の活動解析を行う予定である。
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