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2019 年度 実施状況報告書

ハイスループット解析系を用いた新規温度情報伝達分子の単離

研究課題

研究課題/領域番号 18K06344
研究機関甲南大学

研究代表者

太田 茜 (久原茜)  甲南大学, 自然科学研究科, 研究員 (50410717)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワードC. elegans / 低温耐性 / 温度受容ニューロン / 温度受容体
研究実績の概要

温度は生物の生存に必須の環境情報である。動物において温度情報は神経系や表皮など様々な細胞で受容されることが知られている。その中でも、感覚神経細胞における温度受容には、TRPチャネルが関わることが知られている一方で、TRPチャネル以外の温度受容体については未解明の点が多い。本研究者は、これまでに線虫C. elegansをもちいた低温耐性の解析から、個体の低温耐性が、頭部の温度受容ニューロンで受容された温度情報によって制御されることが見つかってきた(Ohta et al., Nature commun, 2014)。この温度受容ニューロンにおいて、温度情報は視覚や嗅覚などと同様に三量体Gタンパク質(Gα)で伝達されることが見つかってきている(Ohta et al., Nature commun, 2014; Ujisawa et al., PLOS ONE, 2016)。本研究では、低温耐性における温度受容ニューロンに着目し、未知の温度情報伝達に関わる分子の同定を目指し解析を進めている。具体的には、Gαの上流の分子や、TRPやGαに依存しない温度情報伝達分子に着目し、未同定の新規の温度受容体の単離を目指し逆遺伝学的スクリーニングと順遺伝学的スクリーニングを行った。本年度は、これまでに温度受容体として報告されていなかったDEG/ENaC型のメカノ受容体が温度受容に関与し、低温耐性を制御することを明らかにした。また、従来は温度受容ニューロンとして知られていなかったASG感覚ニューロンにおけるメカノ受容体の機能が低温耐性に必須であることが示唆された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

温度の情報処理に関わる分子を非常にシンプルな実験系でハイスループットに同定することができれば、その知見は飛躍的に増加すると考えられる。本研究では、近年同定した低温耐性現象を解析モデルとして、温度情報伝達に関わる新規の分子の同定を行うことで、基本原理の解明を目指している。本年度は、これまでに温度受容体として報告されていなかったDEG/ENaC型のメカノ受容体DEGが温度受容に関与し、線虫だけでなくヒトのMDEGも温度受容に関与していることが分かった。また、従来は温度受容ニューロンとして知られていなかったASG感覚ニューロンにおけるメカノ受容体の機能が低温耐性に必須であることが示唆されたことから、当初の計画通りと考えられる。

今後の研究の推進方策

次年度以降は前年度に引き続き、低温耐性における温度受容ニューロンに着目し、未知の温度情報伝達に関わる分子の同定を進める。未同定の温度受容体などの温度伝達分子の単離のための逆遺伝学的スクリーニングと順遺伝学的スクリーニングを引き続き進める。前年度に候補として同定された温度受容体の遺伝子に関しては、引き続き表現型と神経活動のCa2+イメージングから温度情報伝達への関与を解析すると同時に、温度に応答しない細胞に強制発現させ、温度応答性を獲得するかなどを検証する。

次年度使用額が生じた理由

当初計上していた経費などに関して消耗品の使用変更があったため、その分の未使用額が生じた。一方で、効率的に研究の遂行に務めたため、興味深い結果が得られている。
単離した遺伝子の変異体に関して、カルシウムイメージングなどの光遺伝学解析を行う予定であるため、そのための解析費用を予定している。その他、解析の進捗状況に応じて、線虫実験の消耗品が増減するため、適宜消耗品の発注を行い使用を計画している。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 1件、 招待講演 5件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] The mechanoreceptor DEG-1 regulates cold tolerance in Caenorhabditis elegans2020

    • 著者名/発表者名
      Takagaki N., Ohta A., Ohnishi K., Kawanabe A., Minakuchi Y., Toyoda A., Fujiwara Y., Kuhara A.
    • 雑誌名

      EMBO reports

      巻: 21 ページ: 1-14

    • DOI

      DOI:10.15252/embr.201948671

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] daf-16/FOXO isoform b in AIY neurons is involved in low preference for Bifidobacterium infantis in Caenorhabditis elegans2020

    • 著者名/発表者名
      Sun S., Ohta A., Kuhara A., Nishikawa Y., Kage-Nakadai E.
    • 雑誌名

      Neuroscience Research

      巻: 150 ページ: 8-16

    • DOI

      DOI: https://doi.org/10.1016/j.neures.2019.01.011

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Mechanoreceptor-mediated circuit regulates cold tolerance in Caenorhabditis elegans2020

    • 著者名/発表者名
      Natsune Takagaki, Akane Ohta, Kohei Ohnishi, Akira Kawanabe, Yohei Minakuchi, Atsushi Toyoda, Yuichiro Fujiwara & Atsushi Kuhara
    • 学会等名
      関西線虫勉強会
  • [学会発表] 線虫C. elegansのメカノレセプターDEG-1を介した低温耐性の温度情報伝達2019

    • 著者名/発表者名
      高垣菜式、太田茜、大西康平、水口洋平、豊田敦、久原篤
    • 学会等名
      日本分子生物学会
  • [学会発表] C. elegansの低温耐性現象における温度受容体GPCR2019

    • 著者名/発表者名
      大西康平、三浦徹、宇治澤知代、太田茜、久原篤
    • 学会等名
      日本分子生物学会
  • [学会発表] 線虫C. elegansから見つかってきたGPCR型とDEG型の新規の温度受容体2019

    • 著者名/発表者名
      高垣菜式、大西康平、太田茜、久原篤
    • 学会等名
      異分野融合による次世代光生物学(研究会)
    • 招待講演
  • [学会発表] 化学受容ニューロンで制御される温度馴化メモリー2019

    • 著者名/発表者名
      久原篤、岡畑美咲、Aguan D. Wei、大田茜
    • 学会等名
      日本生化学会
    • 招待講演
  • [学会発表] 線虫C.elegansの低温耐性に関わるGPCR型温度センサー同定と解析2019

    • 著者名/発表者名
      大西康平、三浦徹、宇治澤知代、太田茜、久原篤
    • 学会等名
      動物学会
  • [学会発表] Temperature sensation via mechanoreceptor DEG-1 in C. elegans cold tolerance2019

    • 著者名/発表者名
      Natsune Takagaki, Akane Ohta, Kohei Ohnishi, Yohei Minakuchi, Atsushi Toyoda, Yuichiro Fujiwara & Atsushi Kuhara
    • 学会等名
      遺伝学会
  • [学会発表] Transcriptome analysis of ASJ thermosensory neuron in cold tolerance using single neuron RNA-seq method2019

    • 著者名/発表者名
      Akane Ohta & Atsushi Kuhara
    • 学会等名
      線虫研究の未来を創る会2019
    • 招待講演
  • [学会発表] C. elegansの低温耐性に関与するGPCR型温度センサーの同定と解析2019

    • 著者名/発表者名
      大西康平、三浦徹、宇治澤知代、太田茜、久原篤
    • 学会等名
      線虫研究の未来を創る会2019
  • [学会発表] 線虫C. elegansの低温耐性の分子・組織ネットワーク2019

    • 著者名/発表者名
      太田茜、岡畑美咲、大西康平、高垣菜式、久原篤
    • 学会等名
      第3回冬眠休眠研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] Mechanoreceptor-mediated temperature sensation in cold tolerance2019

    • 著者名/発表者名
      Natsune Takagaki, Akane Ohta, Kohei Ohnishi, Yohei Minakuchi, Atsushi Toyoda, Yuichiro Fujiwara & Atsushi Kuhara
    • 学会等名
      22th C. elegans International conference
    • 国際学会
  • [学会発表] 線虫C. elegansの低温耐性における温度センシングシステム2019

    • 著者名/発表者名
      太田茜、岡畑美咲、大西康平、久原篤
    • 学会等名
      第19回日本蛋白質科学会年会・第71回日本細胞生物学会大会 合同年次大会
    • 招待講演
  • [学会発表] 線虫C. elegansの低温耐性を制御する新規GPCR型温度受容体SRXの解析2019

    • 著者名/発表者名
      大杉 和寛、大西康平、坂本 裕哉、高垣菜式、三浦 徹、太田 茜、久原 篤
    • 学会等名
      動物学会近畿支部会
  • [備考] 所属研究室ホームページ

    • URL

      http://kuharan.com/index.html


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公開日: 2021-01-27  

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