繊毛運動を制御する機械受容チャネルの生理機能と分子機構の解明

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繊毛基部に発現するTRPチャネルのひとつであるTRP11が、クラミドモナスの機械反応に関与するかを調べた。本年度の成果は以下の通りである。(1) 野生型クラミドモナスをガラスピペットに保持し、繊毛根本を微小ガラス棒でたたき機械刺激を与えると、繊毛の打ち方が前進型から後退型に変換した。外液のカルシウムイオン非存在下とTRP11ノックアウト株ではこの反応は起こらなかった。(2) 細胞にVoltexにより振動を与えると野生株では繊毛打頻度が高くなるが、TRP11ノックアウト株では高くならなかった。(3) 細胞懸濁液をホモジナイザーにかけて剪断力を与えると、多くの細胞の繊毛が抜けた。この反応は外液のカルシウム濃度を上げると増強され、TRP11ノックアウト株では起こらなかった。(4) クラミドモナスには、遊泳以外にグライディングという固相表面に繊毛を付着させて滑る運動様式がある。グライディングするときは繊毛の先端に向けて滑る力が発生するが、クラミドモナスの2本の繊毛が180°逆向きに付着しているときは、2本の繊毛が逆向きの力を出しているため、綱引き状態になって細胞は動かない。片方の繊毛で繊毛内カルシウムイオン濃度が高くなるとその繊毛が力を出すのをやめ、力を出している他方の繊毛の方向にグライディングが開始する、というモデルが提唱されている。TRP11ノックアウト株では、2本の繊毛を付着させたままグライディングする細胞はなかったので、TRP11の機械受容によりカルシウム流入が起こると推察される。以上の４つ実験により、繊毛根本にあるTRP11が、さまざまな機械反応を引き起こしていることが明らかになった。