| 研究概要 |
われわれの嗅覚は嗅覚粘膜でスタートし、そこにある嗅覚受容器のナノレベル繊毛で化学一電気情報変換がなされる。嗅覚の特性には、a.匂い識別様式、b.信号増幅の分子機能、c.嗅覚順応の分子機構、d、嗅覚マスキングが挙げられるがその分子機構には未知の点が残される。本研究プロジェクトでは、細胞培養法、マスキングの分子構造特性、刺激受容の空間分布に関する研究を行った。これを遂行するために新規な嗅覚刺激法や、電気生理学とUVレーザー光学的手法を組み合わせ、従来技術的に困難とされてきたナノレベル器官内での分子挙動計測、分子制御を行う点に新規性をおいた。我々の開発した新システムでは、ナノ構造繊毛を観察し、繊毛内部の分子を制御し、分子挙動を実時間レベルモニターして、従来から残されてきた問題を解決し、「香り感覚受容の諸特性」を、物理化学的分子実体と挙動の観点から説明した。嗅細胞の匂い情報変換は、G淡白質、細胞内cAMPによって仲介され、CNGチャネルの開口によって電気信号発生する。ここを通って流入するCaが細胞内側から即座に興奮性のClチャネルを開口する。また、Caイオンは嗅覚順応を制御する(Kurahashi & Menini, 1997 Nature)。このように細胞内ではcAMPとCaイオンが嗅覚の情報変換に密接な役割を演じているが、従来の研究においては、ナノメートル領域の細胞空間が実験調査の進展を阻んでいた。本研究では、細胞内cAMP制御、cAMPモニターに加えて、嗅覚マスキングの分子機構がCNGチャネルの閉鎖、その過程の分子メカニズムを世界に先駆けて発表した。また、繊毛内Caに対して実時間制御を行った結果、情報変換過程における繊毛内で応答は空間的に独立であり、少なくとも2マイクロメートル以上の距離間ではcAMPやCaイオンの拡散が起こらないこと、これは、細胞内Caバッファーに依存すること、また、嗅覚マスキングは匂い分子が細胞膜に融合してから起こる可能性が高いことなどを提唱した。
|
