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

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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。