• 嗅覚機構の解明と嗅覚センサーの開発

  研究概要

  生物は環境中の匂いから様々な情報を得て生活しています。犯罪捜査での警察犬や空港で麻薬探知犬が活躍しているように、動物の嗅覚は非常に高感度・高識別性を有し、嗅覚に勝る匂い検出装置は未だに開発されていません。鼻腔内の上皮にある嗅覚神経細胞には嗅覚受容体という膜タンパク質が発現しており、センサーとして働いています。嗅覚受容体は生物種ごとに数百種類以上存在し、匂いへの応答性は個々に違います。我々は、嗅覚受容体の匂い応答機構の解明と嗅覚受容体を用いた嗅覚センサーの開発を目的に研究を行っています。嗅覚受容体は膜タンパク質であり、研究が極めて難しいタンパク質です。我々は、嗅覚受容体の能解的発現技術を開発し、その構造と機能の解明を進めています。また、気相から匂い分子にさらされた際の複数の嗅覚受容体の応答パターンを一度に解析することで、化学構造の非常に近い匂い分子の識別に成功しています。この技術は、嗅覚を模倣した匂いセンサー開発への応用が期待されています。

  

  メンバー

  松波 宏明 （デューク大学 School of Medicine、米国）
  養王田 正文 （工学研究院・教授）
  亀田 正治 （工学研究院・教授）
  福谷 洋介（工学研究院・助教）

• マウス筋骨格系組織に対する微小重力及び加重力の影響

  研究概要

  宇宙の微小重力下における長期滞在は、微小重力のために全身の骨量減少および筋萎縮を引き起こす。これら回避には、運動などの力学的負荷が有用であることが示唆されている。
  Inada-Itoh研究チームでは、筋骨格系に対する加重力および微小重力の影響を国際宇宙ステーション（きぼう）及び地上実験により進めてきた。微小重力環境下、または、2G加重力環境下にてマウスを飼育した結果、1Gの通常飼育と比して、微小重力では骨量や筋量が減少し、2G飼育マウスでは増加した（図1.）。遺伝子発現を解析したところ、加重力環境下の骨組織においては、BMP2など骨形成系遺伝子の発現上昇が認められ、筋組織においては、筋形成遺伝子の発現上昇および筋分解に関わるオートファジー関連遺伝子の発現減少が認められた。現在、これらの研究成果を発展させ、重力による筋骨格系の量的な維持に相関する分子メカニズムを解析している。

  

  メンバー

  Yoshifumi Itoh （オックスフォード大学ケネディーリウマチ研究所、英国）
  稲田 全規 （工学研究院・准教授）

• 破骨細胞分化と骨吸収における天然由来化合物の影響

  研究概要

  天然由来因子であるβクリプトキサンチン（β-cry）はカロテノイドの一種であり、果実や野菜に含まれる。Inada-Grundler研究チームでは、β-cryが歯周病原因因子であるリポ多糖（LPS）により引き起こされる歯槽骨破壊を抑制することを明らかとしてきた。また、骨芽細胞を用いた実験系において、β-cryがLPS誘導性のNFκB（核内因子κB）経路を阻害することで、PGE2産生を抑制することを見出した（図２）。そこで、作用機序を解明するため、分子間結合シミュレーションを行ったところ、NFκB経路に関与するIKKのATP結合領域に直接結合する可能性を示唆した。IKK活性化測定では、β-cryはIKK活性を阻害するが、ATP濃度依存的にその効果が減弱されることが示された。現在、これら結果を発展させ、複数の天然由来因子の試験による、LPS誘導性骨破壊への抑制効果を解析している。

  

  メンバー

  Florian Grundler（ボン大学・教授、ドイツ）
  稲田 全規 （工学研究院・准教授）

その他の研究者

養王田　正文 　（工学研究院・教授）
長澤　和夫　（工学研究院・教授）
亀田　正治　（工学研究院・教授）
金子　敬一　（工学研究院・教授）
稲田　全規　（工学研究院・准教授）
清水　大雅　（工学研究院・准教授）
貝原　輝則　（グローバルイノベーション研究院・特任助教）　( – 2020.01.20 )
小嶋　由香　（グローバルイノベーション研究院・特任助教）