触覚受容に関わる分子の探索と再構成

• 研究課題/領域番号: 19H03329
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分46010:神経科学一般関連
• 研究機関: 青山学院大学
• 研究代表者: 平田 普三 青山学院大学, 理工学部, 教授 (60402450)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円); 2022年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2021年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2020年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2019年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
• キーワード: 神経

研究開始時の研究の概要

動物とは動く生物であり、外界の情報を感覚入力により認知し、行動という形で出力する。動物の感覚系としては五感が昔から知られているが、その１つである触覚は一次感覚ニューロンの末端が皮膚下に存在することが知られ、受容体分子も近年見つかりつつあるが、触覚受容や伝達の分子メカニズムには不明の点が多く残されている。本研究で研究代表者はゼブラフィッシュを動物モデルに、触刺激応答に異常のあるゼブラフィッシュ変異体を足がかりにして触覚に関わる分子を同定し、その分子機能をゼブラフィッシュを用いたin vivo解析および培養細胞を用いたin vitro解析で明らかにし、触覚受容や伝達の分子メカニズムの解明を目指す。

研究実績の概要

発生が速く進行する小型魚類のゼブラフィッシュは発生学のモデル動物として有用である。ゼブラフィッシュでは受精後1日で体の基本構造が形成され、感覚ニューロンから中枢ニューロンを介して筋に至るまでの感覚運動回路が機能しはじめる。ゼブラフィッシュ変異体を作製し、感覚運動をを観察するスクリーニングを行い、触覚に異常のある変異体を単離しており、その解析を進めた。変異体の原因遺伝子は簡易な遺伝学マッピングと全ゲノムシーケンスを組み合わせることで、同定することが可能で、４系統の変異体の原因遺伝子を決定し、それぞれクローニングで確認した。GPIアンカータンパク質の合成に必要な小胞体内の酵素であるGPIトランスアミダーゼは５つのサブユニット（PIGK, PIGS, PIGT, PIGU, GPAA1）からなるが、サブユニットの１つであるPIGK遺伝子に変異があると、ゼブラフィッシュは触刺激に応答しなくなり、感覚運動が消失した。PIGK遺伝子はゼブラフィッシュで神経系に広く発現するが、PIGK変異体では一次感覚ニューロンであるRohon-Beardニューロンが機能しなくなり、感覚受容ができなくなることがわかった。また、国立成育医療研究センター、大阪母子医療センター、大阪大学との共同研究で、神経発達障害のある日本人患者とPIGK遺伝子のバリアントの関係を調査し、ゼブラフィッシュを用いた感覚運動の解析から、当該のPIGK遺伝子のバリアントが機能低下アリルであることを見出した。この研究から、感覚受容の分子機序の一端を明らかにすることができた。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Establishment of a zebrafish inbred strain, M-AB, capable of regular breeding and genetic manipulation (2024)
  • 著者名/発表者名: Sadamitsu Kenichiro、Velilla Fabien、Shinya Minori、Kashima Makoto、Imai Yukiko、Kawasaki Toshihiro、Watai Kenta、Hosaka Miho、Hirata Hiromi、Sakai Noriyoshi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 14 号: 1 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1038/s41598-024-57699-3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Congenital anaemia associated with loss-of-function variants in DNA polymerase epsilon 1. (2024)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi I, Tanase-Nakao K, Ogawa A, Sugawara T, Migita O, Kashima M, Yamazaki T, Iguchi A, Naiki Y, Uchiyama T, Tamaoki J, Maeda H, Shimizu H, Kawai T, Taniguchi K, Hirata H, Kobayashi M, Matsumoto K, Naruse K, Hata K, Akutsu H, Kato T, Narumi S, Arai K, Ishiguro A.
  • 雑誌名: J Med Genet. 巻: 61(3) 号: 3 ページ: 239-243
  • DOI: 10.1136/jmg-2023-109444
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A resource of single‐cell gene expression profiles in a planarian <scp><i>Dugesia japonica</i></scp> (2023)
  • 著者名/発表者名: Kashima Makoto、Komura Rei、Sato Yuki、Hashimoto Chikara、Hirata Hiromi
  • 雑誌名: Development, Growth &amp; Differentiation 巻: 66 号: 1 ページ: 43-55
  • DOI: 10.1111/dgd.12893
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Activation of XBP1 but not ATF6α rescues heart failure induced by persistent ER stress in medaka fish (2023)
  • 著者名/発表者名: Jin Byungseok、Ishikawa Tokiro、Kashima Makoto、Komura Rei、Hirata Hiromi、Okada Tetsuya、Mori Kazutoshi
  • 雑誌名: Life Science Alliance 巻: 6 号: 7 ページ: 1-20
  • DOI: 10.26508/lsa.202201771
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The p.Thr395Met missense variant of NFIA found in a patient with intellectual disability is a defective variant. (2022)
  • 著者名/発表者名: Ogura Yurie、Uehara Tomoko、Ujibe Kota、Yoshihashi Hiroshi、Yamada Mamiko、Suzuki Hisato、Takenouchi Toshiki、Kosaki Kenjiro、Hirata Hiromi
  • 雑誌名: American Journal of Medical Genetics Part A 巻: 188 号: 4 ページ: 1184-1192
  • DOI: 10.1002/ajmg.a.62638
  • 査読あり
• [雑誌論文] MED27, SLC6A7, and MPPE1 variants in a complex neurodevelopmental disorder with severe dystonia. (2022)
  • 著者名/発表者名: Reid Kimberley M.、Spaull Robert、Salian Smrithi、Barwick Katy、Meyer Esther、Zhen Juan、Hirata Hiromi、et al.
  • 雑誌名: Movement Disorders 巻: 37 号: 10 ページ: 2139-2146
  • DOI: 10.1002/mds.29147
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] DeLTa-Seq: direct-lysate targeted RNA-Seq from crude tissue lysate (2022)
  • 著者名/発表者名: Kashima Makoto、Kamitani Mari、Nomura Yasuyuki、Mori-Moriyama Natsumi、Betsuyaku Shigeyuki、Hirata Hiromi、Nagano Atsushi J.
  • 雑誌名: Plant Methods 巻: 18 号: 1 ページ: 1-18
  • DOI: 10.1186/s13007-022-00930-x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of zebrafish GABAA receptor subunits (2021)
  • 著者名/発表者名: Sadamitsu Kenichiro、Shigemitsu Leona、Suzuki Marina、Ito Daishi、Kashima Makoto、Hirata Hiromi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 号: 1 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1038/s41598-021-84646-3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Direct-TRI: High-throughput RNA-extracting Method for all Stages of Zebrafish Development (2021)
  • 著者名/発表者名: Ujibe Kota、Nishimura Kanako、Kashima Makoto、Hirata Hiromi
  • 雑誌名: BIO-PROTOCOL 巻: 11 号: 17 ページ: 1-10
  • DOI: 10.21769/bioprotoc.4136
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Recurrent NFIA K125E substitution represents a loss-of-function allele: Sensitive in vitro and in vivo assays for nontruncating alleles (2021)
  • 著者名/発表者名: Uehara Tomoko、Sanuki Rikako、Ogura Yurie、Yokoyama Atsushi、Yoshida Takeshi、Futagawa Hiroshi、Yoshihashi Hiroshi、Yamada Mamiko、Suzuki Hisato、Takenouchi Toshiki、Matsubara Kohei、Hirata Hiromi、Kosaki Kenjiro、Takano‐Shimizu Toshiyuki
  • 雑誌名: American Journal of Medical Genetics Part A 巻: 185 号: 7 ページ: 2084-2093
  • DOI: 10.1002/ajmg.a.62226
  • 査読あり
• [雑誌論文] Loss of αklotho causes reduced motor ability and short lifespan in zebrafish (2021)
  • 著者名/発表者名: Ogura Yurie、Kaneko Ryoji、Ujibe Kota、Wakamatsu Yuma、Hirata Hiromi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 号: 1 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1038/s41598-021-93909-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A Reproducible Protocol to Measure the Critical Swimming Speed of Adult Zebrafish (2020)
  • 著者名/発表者名: Wakamatsu Yuma、Kashima Makoto、Hirata Hiromi
  • 雑誌名: BIO-PROTOCOL 巻: 10 号: 16 ページ: 1-12
  • DOI: 10.21769/bioprotoc.3712
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Identification of the hypertension drug niflumic acid as a glycine receptor inhibitor (2020)
  • 著者名/発表者名: Ito Daishi、Kawazoe Yoshinori、Sato Ayato、Uesugi Motonari、Hirata Hiromi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 号: 1 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1038/s41598-020-70983-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] RNA polymerase II subunit D is essential for zebrafish development (2020)
  • 著者名/発表者名: Maeta Masanari、Kataoka Miku、Nishiya Yusuke、Ogino Kazutoyo、Kashima Makoto、Hirata Hiromi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 号: 1 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1038/s41598-020-70110-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] InMeRF: prediction of pathogenicity of missense variants by individual modeling for each amino acid substitution (2020)
  • 著者名/発表者名: Takeda Jun-ichi、Nanatsue Kentaro、Yamagishi Ryosuke、Ito Mikako、Haga Nobuhiko、Hirata Hiromi、Ogi Tomoo、Ohno Kinji
  • 雑誌名: NAR Genomics and Bioinformatics 巻: 2 号: 2 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1093/nargab/lqaa038
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Glycine Receptor Autoantibodies Impair Receptor Function and Induce Motor Dysfunction (2020)
  • 著者名/発表者名: Rauschenberger Vera、von Wardenburg Niels、Schaefer Natascha、Ogino Kazutoyo、Hirata Hiromi、Lillesaar Christina、Kluck Christoph J.、Meinck Hans‐Michael、Borrmann Marc、Weishaupt Andreas、Doppler Kathrin、Wickel Jonathan、Geis Christian、Sommer Claudia、Villmann Carmen
  • 雑誌名: Annals of Neurology 巻: 88 号: 3 ページ: 544-561
  • DOI: 10.1002/ana.25832
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] ゼブラフィッシュが環境に適応して行動を変化させる分子メカニズム (2020)
  • 著者名/発表者名: 平田普三
  • 学会等名: 日本動物学会第91回大会
  • 招待講演
• [図書] ゼブラフィッシュ実験ガイド (2020)
  • 著者名/発表者名: 平田 普三
  • 総ページ数: 148
  • 出版者: 朝倉書店
  • ISBN: 9784254171730