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2008 年度 自己評価報告書

温度センサーTRPチャネルの機能制御機構と生理学的意義の検討

計画研究

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研究領域セルセンサーの分子連関とモーダルシフト
研究課題/領域番号 18077012
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関大学共同利用機関法人自然科学研究機構(岡崎共通研究施設) (2010)
大学共同利用機関法人自然科学研究機構(共通施設) (2006-2009)

研究代表者

富永 真琴  大学共同利用機関法人自然科学研究機構(岡崎共通研究施設), 岡崎統合バイオサイエンスセンター, 教授 (90260041)

研究期間 (年度) 2006 – 2010
キーワード温度 / TRPMチャネル
研究概要

目的 : 細胞や個体は様々な温度環境の中で生きており、その温度という環境外情報を感知してよりよい生存応答へと細胞・個体を導いている。著しく高いあるいは低い温度は侵害刺激として細胞や個体に忌避行動をとらせる。カプサイシン受容体TRPV1が1997年にクローニングされ、温度受容体として機能することが明らかになってからこれまでに哺乳類では9つの温度センサー(TRPV1, TRPV2, TRPV3, TRPV4, TRPM2, TRPM4, TRPM5, TRPM8, TRPA1)が報告されてきた。このように9つのTRPチャネルが温度刺激によって活性化することが明らかになったが、温度によるイオンチャネルの活性化のメカニズムはTRPV1, TRPM8, TRPM4, TRPM5においてしか報告されておらず、感覚神経以外に発現する温度センサーTRPチャネルの機能も明らかでない。そこで、本研究では、感覚神経での発現が少なく表皮ケラチノサイトや視床下部に発現しており、その温度感受性を私たちが見いだしたTRPV4と、同じくケラチノサイトに発現するTRPV3に焦点をあて、それら温かい温度を受容する温度センサーTRPチャネル活性化の分子メカニズムを明らかにすることを主目的とする。そのために、TRPV3, V4チャネルの温度活性化の構造機能解析、TRPV3, TRPV4の結合蛋白質との相互作用による温度センシング機能制御の解析、TRPV3欠損マウス、TRPV4欠損マウス用いたセンサー分子の個体への作用解析、複数の種のTRPV4チャネルの活性化温度閾値の違い(モーダルシフト)から異なる活性化温度閾値の構造基盤解析を行うものである。
計画 : (1)新生仔マウスケラチノサイトの初代培養系を確立し、TRPV3, TRPV4の機能的発現を確認する。(2)マウスケラチノサイトがTRPV3, TRPV4を発現していることをin situ hybridization法、免疫組織化学法を用いて検討する。(3)TRPV4の温度活性化機構(電流の大きさや活性化温度閾値が)がリン酸化によって制御を受けていないか、種々の蛋白質リン酸化酵素およびその刺激剤、阻害剤を投与してTRPV4膜電流を検索する。(4)Yeast Two-hybrid法を用いてTRPV3, TRPV4のN末あるいはC末と結合する蛋白質を探索する。さらに、HEK293細胞あるいはCHO細胞に共発現させて、刺激物質によるTRPV3, TRPV4活性がTRPV3あるいはTRPV4単独発現細胞と違いがあるかを電気生理学的に検討する。(5)TRPV4の体温調節機構における役割を検討するためにマウス腹腔内に温度プローブを埋め込み、自由行動下で体温と行動量を観察する。(6)各種のTRPV4の活性化温度閾値を定量化するとともに、アラインメントやキメラ体の解析も加えてTRPV4の温度センシング機構に関わるドメインを同定する。(7)視床下部神経細胞におけるTRPV4の意義を明らかにする目的で、種々の蛋白質との多重染色を行い、TRPV4発現細胞のcharacterizationを行う。また、GFP-TRPV4 transgenic mouseを作成して、TRPV4発現細胞の詳細な電気生理学的characterizationを行う。(8)温度感知は生物にとっても最も基本的な感覚である。温度センサーTRPV4のインシリコ解析によって、両生類で複数種(5種類)のTRPV4が存在すること、およびカエルTRPV4のアミノ末端に進化上いくつかの変異が生じてきたことが明らかになっている。そこで、両生類のTRPV4の中で活性化温度閾値に違いがないかを検討して関与するアミノ酸同定を試みるとともに、進化で生じた変異を人為的に哺乳類TRPV4に導入して活性化温度閾値を測定して、その変異アミノ酸の温度受容への関与を解析する。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2008 2007

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Effects of skin surface temperature on epidermal permeability barrier homeostasis2007

    • 著者名/発表者名
      Denda M, Sokabe T, Fukumi-Tominaga T and Tominaga M
    • 雑誌名

      J. Invest. Dermatol 127

      ページ: 654-659

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of body temperature on neural activity in the hippocampus : regulation of resting membrane potentials by TRPV42007

    • 著者名/発表者名
      Shibasaki K, Suzuki M, Mizuno A and TominagaM
    • 雑誌名

      J. Neurosci 27

      ページ: 1566-1575

    • 査読あり
  • [雑誌論文] AlphKlotho as a regulator of calcium homeostasis2007

    • 著者名/発表者名
      Imura A, Tsuji Y, Murata M, Maeda R, Kubota K, Iwano A, Obuse C, Togashi K, Tominaga M, Kita N, Tomiyama K, Iijima J, Nabeshima Y, Fujioka M, Asato R, Tanaka S, Kojima K, Ito J, Nozaki K, Hashimoto N, Ito T, Nishio T, Uchiyama T, Fujimori T and Nabeshima Y
    • 雑誌名

      Science 316

      ページ: 1615-1618

    • 査読あり
  • [学会発表] 脳におけるセルセンサーとしてのTRPチャネル2008

    • 著者名/発表者名
      富永真琴
    • 学会等名
      第31回日本神経科学大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2008-07-11
  • [学会発表] TRP channels with high calcium permeability2008

    • 著者名/発表者名
      Tominaga M
    • 学会等名
      FASEB Summer Research Conference: Calcium and cell function
    • 発表場所
      Colorado, USA
    • 年月日
      2008-07-09
  • [学会発表] Physiological significance of the thermosensitive TRP channels2007

    • 著者名/発表者名
      Tominaga M.
    • 学会等名
      2007 Keystone Symposium, The Transient Receptor Potential Ion Channel Super Family
    • 発表場所
      Colorado, USA
    • 年月日
      2007-09-20
  • [学会発表] TRP channels in itch and pain2007

    • 著者名/発表者名
      Tominaga M
    • 学会等名
      4^<th> International Workshop for the Study of Itch.
    • 発表場所
      San Francisco, USA
    • 年月日
      2007-09-09
  • [学会発表] ケラチノサイトに発現するTRPV3の活性化を介したATPの放出によって温度情報が感覚神経に伝達される2007

    • 著者名/発表者名
      富永真琴
    • 学会等名
      第84回日本生理学会大会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2007-03-21

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公開日: 2010-06-11   更新日: 2016-04-21  

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