生細胞イメージングによる脳神経系の代謝制御機構の解明
| Project/Area Number |
20J14411
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 44050:Animal physiological chemistry, physiology and behavioral biology-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
三田 真理恵 東京大学, 総合文化研究科, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
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| Keywords | グルコース / 乳酸 / ピルビン酸 / 生細胞イメージング / 糖代謝 / エネルギー恒常性 / 脳神経系 / グリア細胞 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、新規グルコース・乳酸センサーにより脳細胞内のエネルギー恒常性を可視化し、「アストロサイト－ニューロン乳酸経路」の分子基盤を解明する。そのため、新規センサーの開発とアストロサイト・ニューロン共培養系の作製により、脳細胞でグルコースと乳酸動態を実時間で可視化解析する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、脳神経系での糖代謝制御機構を理解するため、糖代謝動態を可視化するツール開発と、アストロサイトとニューロンの共培養観察系の樹立に取り組んだ。本年度は、以下の三項目の研究成果を得た。
第一に、緑色蛍光型センサーの開発時に確立したセンサースクリーニング手法について、Methods of Molecular Biology誌にて成果報告した。分割した蛍光タンパク質と標的分子への結合ドメインの間にリンカーアミノ酸配列を設け、適切なアミノ酸数の探索・適切なアミノ酸種の探索を行う。加えて、標的分子との結合に関わるアミノ酸配列を選択することで、細胞内での濃度変化を検出しやすいセンサーへと改良することに成功した。
第二に、赤色グルコースセンサーの開発に成功し、Cell Chemical Biology誌にて成果報告した。単色蛍光型センサーを利用したライブイメージングは、異なる色の蛍光センサーと併用することで、単一細胞内で複数分子の動態を同時解析できるというメリットがある。赤色蛍光タンパク質mAppleと標的分子への結合ドメインを融合し、ドメインの間に設けたリンカーアミノ酸配列を最適化することで、標的分子の結合によって蛍光輝度が上昇する、赤色グルコースセンサーの獲得に成功した。本センサーはグルコースの濃度変化に応じた可逆的な輝度変化を示す。また、単一細胞内で緑色グルコースセンサー・緑色ピルビン酸センサー・緑色乳酸センサーとそれぞれ併用できることを示した。
第三に、昨年度に決定したアストロサイトとニューロンの共培養系での解析条件にて、脳内に存在するニューロモジュレーターによる生理的刺激下で、各細胞内でのシグナル分子動態のちがいと糖代謝動態のちがいを捉えることに成功した。脳を構成する細胞ごとの機能のちがいを反映していると考えられ、脳内のエネルギー恒常性を理解する上で重要な発見であった。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(19 results)
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[Journal Article] Green fluorescent protein-based lactate and pyruvate indicators suitable for biochemical assays and live cell imaging.2020
Author(s)
Harada K*, Chihara T*, Hayasaka Y*, Mita M, Takizawa M, Ishida K, Arai M, Tsuno S, Matsumoto M, Ishihara T, Ueda H, Kitaguchi T, Tsuboi T. *Equal contribution
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 10
Issue: 1
Pages: 1-11
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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