| 研究課題/領域番号 |
19K06763
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
橘木 修志 大阪大学, 生命機能研究科, 准教授 (70324746)
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| 研究分担者 |
妹尾 圭司 浜松医科大学, 医学部, 准教授 (50283908)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 視細胞 / 錐体 / 桿体 / 外節 / 脂質組成 / 構造 / 細胞応答 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、錐体と桿体の光受容部(外節)の脂質組成の違いや構造の違いが光応答の違いに及ぼす影響を検討することにより、細胞の応答様式の制御機構をより包括的に理解することを目指している。当初計画では、2019年度には、（１）脂質組成のうち、コレステロール含有量、および不飽和脂肪酸の含有量の2つの違いが光受容タンパク質（視物質）によるGタンパク質(Gt)活性化に影響をおよぼすかどうかの検討、および（２）IRIMS法による錐体、桿体における視物質周辺の脂質環境の解析を行う予定であった。それぞれの項目の進展は以下の項目【1】，【2】の通りである。これに加え、他に得られた結果を【3】に示す。
【1】脂質組成の違いが視物質によるGt活性化に及ぼす影響の解析：錐体と桿体の光受容部（外節）における脂質組成の主な違いとして、桿体ではコレステロール含有量が低く、一方、不飽和脂肪酸の含有量が高いことが挙げられる。そこで、桿体外節の膜脂質組成を生化学的な手法を用いて錐体に近づけたときにGt活性化が錐体のように変化するか確認したところ、ほとんど影響しないことが明らかになった。このことから、脂質組成の違いが錐体と桿体の光応答の違いに及ぼす影響は、この反応への影響によらないことが分かった。
【2】視物質周辺の脂質環境の解析：現在、検討法の条件設定を行っている。
【3】そのほかに、視細胞の応答過程におけるGtによる効果器タンパク質（PDE)の活性化過程について解析を行った。その結果、GtによるPDE活性化は、生体膜における本来の環境での反応速度と、精製して水溶液中で反応を行った場合の反応速度に大きな差があり、生体膜ではより高効率な反応機構が働いていることを示唆する結果が得られた。この結果は原著論文として報告した。
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| 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
本研究の計画では、2019年度には、（１）脂質組成のうち、コレステロール含有量、および不飽和脂肪酸の含有量の2つの違いが光受容タンパク質（視物質）によるGタンパク質(Gt)活性化に影響をおよぼすかどうかの検討、および（２）IRIMS法による錐体、桿体における視物質周辺の脂質環境の解析を行う予定であった。
前項の研究実績の概要にも述べたように、（１）については、計画どおり進捗し、脂質組成の違いの効果を評価することが出来た。ところが、得られた結果は、以外にも、脂質組成が全く効果を及ぼさない、というものであった。当初、錐体と桿体の外節における脂質組成は大幅に異なっていることから、これが何らかの生理的な意義を有していると思われたにも関わらずこのような結果が得られたことから、それでは、一体この差がどのような効果を及ぼしているのか、を検討することが次なる課題であると思われる。これを明らかにするような研究計画として、まず、生成外節における脂質分布を検討する予定である。
（２）については、実験に用いる抗体をまだ得られていないことが大きな問題である。現在、実験動物を変えることも含めて、実験系の検討を行う。
さらに、本計画では、2019年度中を目処に、錐体と桿体の外節の特徴的な違いをもたらす因子として、錐体外節に特異的に存在するプロミニンの働きに着目し、これをノックアウトした個体を作成する予定であった。現在、その作成を継続しているが、残念ながらいまだにまだ終了していない。一方、同時に別の錐体特異的なタンパク質のKO個体を作成することを試みたところ、幸いなことに視覚機能に変化が生じたことを示す結果を得ることができた。今後、このタンパク質については検討を勧めていきたい。
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| 今後の研究の推進方策 |
錐体と桿体の脂質組成の違いが応答に及ぼす影響を検討する上で、2019年度に報告されたHayashi らの桿体外節における脂質組成の分布などに関する論文（共同研究者の妹尾が共著）は示唆に富んでいる。この論文によると、桿体外節では、各種脂質の分布の違いが示されており、光条件の違いに応じて各種の機能性タンパク質がどの領域に分布するのかが変わることが示された。錐体においては、膜脂質組成が異なるので、これらの領域の形成や機能性タンパク質の分布の仕方が桿体とは異なる可能性があり、このために応答が異なる可能性が考えられる。今後、一分子計測法、IRMS法などを通してこの可能性の検討を行いたい。
さらに、錐体特異的タンパク質であり、外節の構造形成に影響を与えると考えられるプロミニンのKO個体作成を通した機能解析を継続する。これと同時に、他の錐体特異的なタンパク質についても検討を行っていきたい。
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