2016 Fiscal Year Annual Research Report
Control of cell differentiation by the cytoplasmic pH change
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15K14498
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
森本 雄祐 国立研究開発法人理化学研究所, 生命システム研究センター, 研究員 (50631777)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 生物物理 / 細胞内pH / 蛍光イメージング / 細胞分化 / 光遺伝学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
細胞内pHは細胞の分化やシグナル伝達において、重要な要因の一つとして働いている。しかし、実際には細胞分化や発生における細胞内pHの詳細な役割は明らかではない。その大きな理由の一つが、生細胞における細胞内pHを高時空間分解能で経時的に計測および制御する技術が成熟してないためである。本研究課題では、オプトジェネティクスの応用による細胞内pHの光刺激制御によって、細胞性粘菌の細胞分化を人為制御することにより、分化の分子機構における細胞内pHの役割を明らかにすることを目指した。本研究課題の遂行過程において確立した細胞性粘菌の細胞質pHを高感度にモニターするイメージング手法を用いて、細胞性粘菌の分化に伴うダイナミックなpH変化をタイムラプス計測することに成功している。細胞性粘菌は発生にともなって、胞子と柄細胞の大きく２つに分化する。細胞質pHの役割を明確にするために、発生過程においてcAMPやカルシウムイオンなどのセカンドメッセンジャーおよび分化マーカーと細胞質pHを高感度で同時計測した。これらの計測結果から、柄細胞分化にともなって細胞質pHが低下することが１細胞レベルで明らかとなった。この結果を踏まえ、オプトジェネティクスで用いられる光操作ツールタンパク質を用いて細胞質pHを人為的に低下させる実験系の構築を行なった。しかし、光操作によって細胞質pH制御を操作することは可能となったが、細胞分化を制御するには至っていない。
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[Journal Article] Tunnel Formation Inferred from the I-Form Structures of the Proton-Driven Protein Secretion Motor SecDF2017
Author(s)
Arata Furukawa, Kunihito Yoshikaie, Takaharu Mori, Hiroyuki Mori, Yusuke V. Morimoto, Yasunori Sugano, Shigehiro Iwaki, Tohru Minamino, Yuji Sugita, Yoshiki Tanaka, Tomoya Tsukazaki
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Journal Title
Cell Reports
Volume: 19
Pages: 1-7
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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