非嗅覚組織に発現する嗅覚受容体のリガンド輸送機構の解明

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21K14781
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 永嶌 鮎美 東京工業大学, 生命理工学院, 助教 (20814461)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 嗅覚受容体 / 異所発現 / トランスポーター / 輸送体

研究実績の概要

本研究では、鼻以外に発現する嗅覚受容体周辺で高発現する輸送体の新規輸送基質の同定、ならびにその活性調節における嗅覚受容体の関与を検証することで、非嗅覚組織に発現する嗅覚受容体に対するリガンドの輸送機構を解明する。
短鎖脂肪酸は、鼻以外に発現する嗅覚受容体Olfr558およびOlfr78に受容されることで生理機能に関わることが明らかとなってきた。しかし、どのような分子によって短鎖脂肪酸が取り込まれ、受容体に到達するのかは不明である。また、嗅覚受容体の活性化が、周辺に発現する輸送体の基質輸送に与える影響も明らかではない。
本年度はアフリカツメガエル卵母細胞を用いたswelling assayにより、アクアポリン（Aqp）10タンパク質を複数持つ魚類において、Aqp10タンパク質の一部が尿素・ホウ酸輸送活性を減弱させた進化上のタイミングを明らかにした。アクアグリセロポリンにおける水以外の輸送基質選択性を生み出す分子機構についてはほとんど明らかになっていない。Aqp10に関する本研究成果はこれを解明する手掛かりとなり、他のアクアグリセロポリンの基質選択性に関する理解も大きく前進させると想定される。この成果は査読付論文として発表し、複数回学会発表を行った。さらに、輸送体と嗅覚受容体の発現解析対象の組織を追加し、先進ゲノム支援に採択されたため、RNAシーケンスおよび情報解析を支援いただいた。その結果から、特徴的な発現を示す輸送体と嗅覚受容体を見出すことができた。

研究成果

• [国際共同研究] Michigan State University/Mayo Clinic College(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Michigan State University/Mayo Clinic College
• [雑誌論文] Functional Divergence in Solute Permeability between Ray-Finned Fish-Specific Paralogs of aqp10 (2024)
  • 著者名/発表者名: Imaizumi Genki、Ushio Kazutaka、Nishihara Hidenori、Braasch Ingo、Watanabe Erika、Kumagai Shiori、Furuta Tadaomi、Matsuzaki Koji、Romero Michael F、Kato Akira、Nagashima Ayumi
  • 雑誌名: Genome Biology and Evolution 巻: 16 ページ: -
  • DOI: 10.1093/gbe/evad221
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 条鰭類アクアポリン10パラログの輸送基質選択における機能分岐 (2024)
  • 著者名/発表者名: 永嶌 鮎美、潮 和敬、今泉 元岐、西原 秀典、古田 忠臣、インゴ ブラーシュ、松崎 浩二、マイケル・F ロメロ、加藤 明
  • 学会等名: 日本農芸化学会2024年度大会
• [学会発表] 脊椎動物におけるslc12a10遺伝子の進化 (2023)
  • 著者名/発表者名: 太田地洋、元島登哉、永嶌鮎美、Ingo Braasch、西原秀典、加藤 明
  • 学会等名: 第17回トランスポーター研究会年会
• [学会発表] Electroneutral Na+-Cl－ cotransport activity of zebrafish Slc12a10.1 expressed in Xenopus oocytes (2023)
  • 著者名/発表者名: Ota C, Nagashima A, Kato A
  • 学会等名: 18th TOIN International Symposium on Biomedical Engineering
  • 国際学会
• [学会発表] 条鰭類Aqp10パラログの尿素およびホウ酸輸送における進化的な活性の減弱 ／Evolutionary reduction of urea and boric acid transport activity of an Aqp10 paralog in ray-finned fishes (2023)
  • 著者名/発表者名: Ayumi Nagashima, Kazutaka Ushio, Genki Imaizumi, Hidenori Nishihara, Tadaomi Furuta, Ingo Braasch, Koji Matsuzaki, Michael F. Romero, Akira Kato
  • 学会等名: 第46回日本分子生物学会年会
• [備考] Aqp10タンパク質の尿素・ホウ酸輸送活性の減弱が生じた進化上のタイミングを同定
  • URL: https://www.titech.ac.jp/news/2023/068060
• [備考]
  • URL: https://www.titech.ac.jp/english/news/2023/068146
• [備考]
  • URL: https://sj.jst.go.jp/news/202402/n0227-01k.html
• [備考] 魚類に特有なNa+-Cl- 共輸送体2遺伝子を 哺乳動物などでも発見
  • URL: https://www.titech.ac.jp/news/2023/065865