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 (2023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。

研究成果の概要

触覚は感覚ニューロンが担うが、生体内での触覚の分子機構には不明の点が多い。本研究ではゼブラフィッシュの感覚運動を指標としたアッセイ系を触覚研究に取り入れ、触覚に異常のあるゼブラフィッシュ変異体を足がかりに、触覚に必要な遺伝子を多数同定し、触覚受容における作用機序を明らかにした。一例をあげると、GPIアンカータンパク質の生合成に必要な GPIトランスアミダーゼのサブユニットの一つであるPIGKは、一次感覚ニューロンにおける電位依存性ナトリウムチャネルの軸作局在を制御することで、触覚に寄与することを見出した。また、PIGK遺伝子のバリアントがヒトで神経発達障害を引き起こすことを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

触覚研究の分野ではPIEZO1という受容体分子は同定されて研究が進展したが、PIEZO1のサブユニットや制御因子など、触覚に関連する分子基盤の知見は今でも少なく、不明の点が多く残されている。皮膚感覚の異常は不快感をまねき、生活の質を著しく低下させることから、触覚の理解はヒトが健康的な生活をおくるのに重要な要素である。本研究で触覚に必要であるとわかった遺伝子のヒトでのバリアントが神経発達障害を引き起こすこともわかり、触覚の研究が触覚分野にとどまらず、広く神経疾患の理解に寄与することが示されたと言える。

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