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2017 年度 実績報告書

内耳増幅の超分子メカニズム解明を目指した膜タンパク質操作・計測技術と新機能の創生

研究課題

研究課題/領域番号 17H04739
研究機関鹿児島大学

研究代表者

村越 道生  鹿児島大学, 理工学域工学系, 准教授 (70570901)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
キーワードプレスチン / 外有毛細胞 / 内耳 / 聴覚 / タンパク質モーター / 原子間力顕微鏡
研究実績の概要

本研究課題では,内耳の感覚細胞に発現する“プレスチン(prestin)”に着目し,その構造と機能を自在に制御する技術とこれを捉える計測技術の開発に取り組むことで,音受容メカニズムの解明及びそのユニークな機能を応用した新機能(ナノバイオデバイス)の創生を目指す.この目標達成に向け,(1)「膜タンパク質発現・精製(採る)」,(2)「電気-機械変換誘導(動かす)」,(3)「分子構造可視化(見る)」,(4)「デバイス化(創る)」の4つの達成目標を設定した.
本年度は(1)に取り組んだ.まず,大量発現用ベクター,高効率精製用ベクター,多機能ベクターの構築に取り組んだ.シークエンス解析の結果,これらのベクターの構築に成功したことを確認した.次に,これらベクターの哺乳類動物細胞(CHO細胞)への導入を試みた.この際,薬剤選択によって安定発現株のスクリーニングも実施した.mRNAの発現確認により,これら遺伝子の導入に成功したことを確認した.現在免疫染色およびウェスタンブロッティングによりに目的タンパク質の発現確認を行っている.
人工脂質膜へのprestin再構成方法についても検討し,精製したprestinをジオレオイルホスファチジルコリン(DOPC)膜中に再構成できることを確認した.しかし,2Lの培養液中に培養した2 × 10^9個の細胞から精製できたタンパク質は約84 μgであり,今後の実験に必要な高密度prestin脂質膜を十分に確保するためには,prestinの高効率精製系の確立が必要であることが示唆された.
高密度prestin脂質膜の構築には至らなかった.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

プレスチンの大量発現系の構築のため,はじめに動物細胞用発現ベクターの構築に取り組んだ.年度内に計画していたベクターの構築は達成したものの,当初予想していたよりもベクター構築に時間を要してしまった.

今後の研究の推進方策

初年度に計画していたベクター構築に遅れが生じたものの,現在はCHO細胞への遺伝子導入及び薬剤選択による高発現株の構築を終えており,目的タンパク質の発現確認に取り組んでいる.来年度早期に発現確認を終えると同時に,当初計画で計画していた哺乳類細胞以外の発現系構築については,これらの完成を待たずに,高効率精製系の確立および高密度prestin脂質膜の構築を進めていくことで,計画全体の進捗を図り,当初計画どおり(2)「電気-機械変換誘導(動かす)」に取り組んでいく.

  • 研究成果

    (22件)

すべて 2017 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 4件、 招待講演 4件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Sweep frequency impedance measures in young infants: developmental characteristics from birth to 6 months2017

    • 著者名/発表者名
      Aithal V, Kei J, Driscoll C, Murakoshi M, Wada H
    • 雑誌名

      Int J Audiol

      巻: 56 ページ: 154~163

    • DOI

      10.1080/14992027.2016.1244867

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Analysis by finite element method of dynamic characteristics of the external ear canal in neonates2017

    • 著者名/発表者名
      Murakoshi M, Takeda S, Wada H
    • 雑誌名

      J Biomech Sci Eng

      巻: 12 ページ: -

    • DOI

      10.1299/jbse.16-00596

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Analysis by sweep frequency impedance (SFI) meter of 226-Hz and 1,000-Hz tympanometries in neonates2017

    • 著者名/発表者名
      Murakoshi M, Sano K, Kanka N, Yoshida N, Hamanishi S, Kiyokawa H, Kakuta R, Aithal S, Aithal V, Kei J, Driscoll C, Swanston A, Matsutani S, Kobayashi T, Wada H
    • 雑誌名

      Procedia IUTAM

      巻: 24 ページ: 5~14

    • DOI

      10.1016/j.piutam.2017.08.038

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 聴覚のメカニクスに学ぶ -内耳組織から膜タンパク質まで-(Learn from the mechanics of hearing -From the inner ear tissue to the membrane protein-)2017

    • 著者名/発表者名
      村越道生
    • 雑誌名

      応用物理学会有機分子・バイオエレクトロニクス分科会研究会会誌

      巻: 28 ページ: 4~8

  • [雑誌論文] 三列に並ぶ外有毛細胞の役割とその分子構造(The role of the outer hair cells stacked in three rows and its molecular structure)2017

    • 著者名/発表者名
      村越道生
    • 雑誌名

      日本音響学会誌

      巻: 73 ページ: 662~669

  • [学会発表] Difference in the dynamic behavior of the hearing apparatus between neonates and adults: the effects on tympanometry2017

    • 著者名/発表者名
      Murakoshi M, Hamanishi S, Wada H
    • 学会等名
      The XXVI Congress of the International Society of Biomechanics (ISB2017) incorporating the 9th Asian-Pacific Conference on Biomechanics (AP Biomech 2017), July 23-27, 2017, Brisbane, Australia
    • 国際学会
  • [学会発表] Dynamic characteristics of neonatal ear up to 6 kHz using a finite element modeling approach2017

    • 著者名/発表者名
      Hamanishi S, Murakoshi M, Wada H
    • 学会等名
      The XXVI Congress of the International Society of Biomechanics (ISB2017) incorporating the 9th Asian-Pacific Conference on Biomechanics (AP Biomech 2017), July 23-27, 2017, Brisbane, Australia
    • 国際学会
  • [学会発表] Decipherment of the membrane structure of the inner ear motor protein prestin by force spectroscopy2017

    • 著者名/発表者名
      Murakoshi M, Wada H
    • 学会等名
      The 5th Switzerland-Japan Workshop on Biomechanics (SJB2017), September 14-17, 2017, Zermatt, Switzerland
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Dynamic characteristic changing of the external ear canal wall with an increase in neonatal chronological age2017

    • 著者名/発表者名
      Nattikan K, Murakoshi M, Hamanishi S, Wada H
    • 学会等名
      The 5th Switzerland-Japan Workshop on Biomechanics (SJB2017), September 14-17, 2017, Zermatt, Switzerland
    • 国際学会
  • [学会発表] 聴覚の工学的考察とその応用(Engineering consideration of hearing and its application)2017

    • 著者名/発表者名
      村越道生
    • 学会等名
      一般社団法人近畿化学協会エレクトロニクス部門平成28年度第3回研究会「広がりを見せる多様なナノサイズ材料とその応用最前線」,大阪,2017年1月16日
    • 招待講演
  • [学会発表] CHO細胞を用いたHisタグ標識プレスチン発現システムの構築(Construction of an expression system of the His-tagged prestin using Chinese hamster ovary cells)2017

    • 著者名/発表者名
      勝田廉弥,村越道生,松崎健一郎,和田仁
    • 学会等名
      日本機械学会第29回バイオエンジニアリング講演会,名古屋,2017年1月19-20日
  • [学会発表] 外傷刺激による内耳外有毛細胞傷害が引き起こすコルチ器の動的挙動解析(Numerical analysis of the changes in the dynamic behavior of the organ of Corti caused by the cochlear outer hair cell injury due to traumatic stimuli)2017

    • 著者名/発表者名
      並河伶弥,松崎健一郎,村越道生
    • 学会等名
      日本機械学会九州学生会第48回卒業研究発表講演会,那覇,2017年3月3日
  • [学会発表] 聴覚のメカニクスに学ぶ -内耳組織から膜タンパク質まで-2017

    • 著者名/発表者名
      村越道生
    • 学会等名
      応用物理学会有機分子・バイオエレクトロニクス分科会研究会「有機分子・バイオエレクトロニクスの最新動向と応用展開」,2017年6月6日,北九州
    • 招待講演
  • [学会発表] 内耳タンパク質モータープレスチンを安定発現する哺乳動物細胞株の構築(Construction of a mammalian cell line stably expressing the inner-ear motor protein prestin)2017

    • 著者名/発表者名
      村越道生,和田仁
    • 学会等名
      第62回日本聴覚医学会総会・学術講演会,福岡,2017年10月18-20日
  • [学会発表] Avi タグ標識プレスチン発現 CHO 細胞の構築とフローサイトメトリーによる高発現株の選択(Establishment of CHO cells expressing Avi-tagged prestin and selection of high expressing lines by flow cytometry)2017

    • 著者名/発表者名
      松野光太郎,松崎健一郎,村越道生
    • 学会等名
      日本機械学会第28回バイオフロンティア講演会,徳島,2017年10月27-29日
  • [学会発表] サリチル酸誘導体による感音難聴を引き起こすペンド変異の局在回復(Restoration of localization pendrin mutants causing sensorineural hearing loss by salicylate derivatives)2017

    • 著者名/発表者名
      茶縁泰樹,松崎健一郎,村越道生
    • 学会等名
      日本機械学会第28回バイオフロンティア講演会,徳島,2017年10月27-29日
  • [学会発表] 聴覚のメカニズムとその計測・制御(Hearing mechanism and its measurement and control)2017

    • 著者名/発表者名
      村越道生
    • 学会等名
      SICE九州フォーラム2017,鹿児島,2017年11月24日
    • 招待講演
  • [学会発表] アフィニティタグ標識された遺伝子組換え内耳モータータンパク質のCHO発現システムの構築(Development of CHO expression systems of recombinant inner-ear motor proteins having different affinity tags)2017

    • 著者名/発表者名
      村越道生,和田仁
    • 学会等名
      日本機械学会第30回バイオエンジニアリング講演会,京都,2017年12月14-15日
  • [学会発表] 出後から6か月までの新生児外耳道壁の動的特性変化(Changes of dynamic characteristics in the neonatal external ear canal wall from birth to 6 months)2017

    • 著者名/発表者名
      カンカー・ナッティカーン,村越道生,濱西伸治,和田仁
    • 学会等名
      日本機械学会第30回バイオエンジニアリング講演会,京都,2017年12月14-15日
  • [備考] 鹿児島大学工学部機械工学科村越研究室

    • URL

      http://www.mech.kagoshima-u.ac.jp/~michio/index.html

  • [備考] 鹿児島大学工学部機械工学科

    • URL

      http://www.mech.kagoshima-u.ac.jp/

  • [備考] 鹿児島大学研究者総覧

    • URL

      http://ris.kuas.kagoshima-u.ac.jp/html/100005674_ja.html

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公開日: 2018-12-17  

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