嗅覚情報変換チャネルにおける興奮と抑制を修飾する分子メカニズム解明

阐明改变嗅觉信息转导通道兴奋和抑制的分子机制

基本信息

批准号：
19K06764
负责人：
竹内裕子
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K06764/
关键词：
情報変換チャネル電気生理学パッチクランプ法ケージド化合物嗅細胞線毛嗅覚嗅覚情報変換 CNGチャネル Cl(Ca)チャネル感覚生理学イオンチャネル嗅線毛セカンドメッセンジャーシグナルトランスダクション神経細胞

项目摘要

本研究では、嗅覚情報変換チャネルにおける興奮と抑制を修飾する分子メカニズムの解明を目的としている。今年度は、これまでの実験の成果を踏まえ、更に次のステップに繋げる研究を推し進めた。情報変換チャネルが集中的に発現している嗅線毛は直径100nmと非常に微細な構造体であることからも、生きた状態で電気生理学的な実験を行うことは技術的にも困難である。そこで、4つの技術を組み合わせたシステムを構築した。1) ナノスケール構造体内分子濃度の可視化(LSM・カルシウムイメージング), 2) 線毛へのケージド化合物導入と光解離による電流発生システム, 3) チャネル電流測定のためのパッチクランプシステム, 4) 単離細胞への匂い物質投与システム。これらを組み合わせ、同時に使用することで、線毛内の分子の実時間動向を調べることが可能となった。その結果、線毛内の分子（カルシウムイオン）は順応を起こっている間にも関わらず、濃度が減少したことが明らかになった。電気生理によるイオンチャネルの電流応答と矛盾するような線毛内のカルシウム濃度変化が見られたが、これこそが嗅細胞におけるチャネル順応のゆっくりとしたタイムコースを説明する機構である可能性が高いことが示唆された。本研究成果は引き続き、最終年度である次年度へと発展させていく。線毛内の分子動向が解明されることで、嗅覚情報変換機構における興奮・抑制の分子メカニズムの解明に大きくかかわることが明らかとなったことからも、線毛内の分子ダイナミクスがヒトが感じる嗅覚（最終的なアウトプット）にも影響を及ぼす可能性があることが示された。この結果は、Journal of General Physiology に掲載され、更に発行号のResearchNewsに選出され、専門のサイエンスライターによるインタビューを元に原稿が寄稿された。

本研究旨在阐明改变嗅觉信息转导通道兴奋和抑制的分子机制。今年，根据之前的实验结果，我们推进了下一步的研究。由于嗅觉菌毛是信息转换通道集中表达的极其微小的结构，直径为100纳米，因此在活体条件下进行电生理实验在技术上存在困难。因此，我们构建了一个结合了四种技术的系统。 1) 纳米级结构内分子浓度的可视化（LSM/钙成像），2) 通过将笼状化合物引入菌毛和光解来产生电流，3) 用于通道电流测量的膜片钳系统，4) 用于将气味剂输送到细胞的隔离系统。通过将这些结合起来并同时使用它们，就可以研究菌毛内分子的实时趋势。结果表明，即使在适应过程中，菌毛内的分子（钙离子）浓度也会下降。观察到菌毛内钙浓度的变化与电生理离子通道电流反应不一致，但这可能是解释嗅觉细胞通道适应缓慢过程的机制。这项研究的成果将继续发展到明年，也就是最后一年。很明显，纤毛内分子动力学的阐明将对嗅觉信息转导机制中兴奋和抑制的分子机制的阐明产生重大影响。研究表明，它也有可能影响（。最终输出）。研究结果发表在《普通生理学杂志》上，并被选为《研究新闻》杂志的期刊，该杂志的手稿是根据一位科学专家的采访撰写的。