2011 Fiscal Year Research-status Report

イモリ嗅細胞におけるアミノ酸応答のシグナル伝達機構と生息環境による応答の調節

Research Project

Project/Area Number	23570088
Research Institution	University of Tsukuba
Principal Investigator	中谷敬筑波大学, 生命環境系, 准教授 (20125040)
Project Period (FY)	2011-04-28 – 2015-03-31
Keywords	国際研究者交流
Research Abstract	2011年度はイモリ（Cynops pyrrhogaster）を用いて嗅細胞のアミノ酸応答に関する電気生理学的解析を行った。2011年度は東日本大震災で実験機器が損壊したため，当初計画のパッチクランプ法を用いた研究のスタートが遅れたため，平成24年度以降に予定していたEOGによる実験を並行して行った。 EOGによる実験は，アミノ酸（arginine, alanine, proline, glutamic acid）および揮発性匂い物質（(isoamyl acetate, n-amyl acetate, cineole, limonene)の溶液を，露出したイモリの嗅上皮に直接投与することによって行った。その結果，アミノ酸混合溶液，揮発性匂い物質溶液の両方でEOG応答が一定の割合で生じた。その割合はイモリの生息環境の違いによって変化し，陸上生活３日目のイモリは水中生活のイモリと比べてアミノ酸に対する応答の大きさ（割合）が大きくなった。パッチクランプ法を用いて単離嗅細胞から膜電流を記録し，アミノ酸刺激に対する応答の解析を行った。その結果，以下の知見を得た。1) アミノ酸刺激によって内向き電流が生じた。2) アミノ酸刺激によってコンダクタンスが増大した。3) I-V relationはほぼ直線で，反転電位は 0 mV 付近にあった。この結果は揮発性匂い物質に対する応答の特性と同様であった。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 2011年度は，東日本大震災によって研究機器が損壊し，その修復におよそ半年を要したため，特にパッチクランプ法による実験のスタートが大幅に遅れた。また，科研費の交付が当初70％で，残りの30％の交付が不確定であったために，海外渡航の計画が立てられず，蛍光プローブを用いた細胞イメージングの準備に遅れが生じた。しかし，すでにすべての実験機器の修理が終わって研究を進めており，また細胞イメージングに関して海外共同研究者と打ち合わせの準備も進んでいる。さらに4月から研究協力者の優秀な大学院生も加わり，今後は研究の遅れを取り戻せるものと思う。
Strategy for Future Research Activity	震災の影響で実験計画が当初の順番と多少前後したが，おおむね当初の計画通り次のように研究を進める。まず，今年度の研究結果に基づいて，アミノ酸応答のシグナル伝達経路を確かめる実験を行う。1)IP3を2次メッセンジャーとするシステムの可能性を確かめるために，2次メッセンジャー候補であるIP3そのものを電極から投与したり，DGなどIP3システムに関与する酵素の阻害剤や賦活剤を投与したりして，アミノ酸応答に対する薬物の効果を観察する。2)cAMPを2次メッセンジャーとするシステムの可能性を確かめるために，cAMPあるいはその非分解性の異性体である8-bromo-cAMP, forskolinなどアデニル酸シクラーゼの賦活剤，IBMXなどphosphodiesteraseの阻害剤の効果を調べる。3)その他の可能性を確かめるために，Ｇ蛋白質の活性化に必要なGTP，その非分解性の異性体であるGTP-γ-S, Ｇ蛋白質を不活性化させるGDP-β-Sなどを投与することによってＧタンパク質の関与を確かめる。 EOG法を用いた実験では，当初計画の生息環境によるアミノ酸応答の変化についての生理学的・分子生物学的解析の他に，今年度の研究結果に基づいた次の研究を追加する。複数の匂い物質（特にアミノ酸）同士の相互作用（抑制や促進）についての現象を明らかにするとともに，そのメカニズムをシグナル伝達経路と関連させて解明する。細胞イメージングを用いた実験は，当初計画通り学内の共同利用の機器を用いて行うが，装置の性能の限界のためにできない実験は，海外共同研究者の最先端のイメージング装置を用いて共同研究を行う計画である。
Expenditure Plans for the Next FY Research Funding	当初計画どおり，物品費は研究用消耗品・薬品の購入に用いる。旅費は海外共同研究者と打ち合わせのための渡航費および国内の学会参加費に用いる。その他は論文投稿料や論文英文校閲費に用いる。