2017 Fiscal Year Research-status Report
細胞内イオン環境の時空間変動による細胞可塑性の光制御
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16K01351
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
浅野 豪文 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 助教 (30552476)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 細胞分化 / 細胞内イオン / 光遺伝学 / 神経筋接合部 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では細胞活動を規定する細胞内イオン動態をコントロールし、細胞機能の調節機構を明らかにすることを目的としている。本年度は神経細胞を特異的に光刺激することができる神経筋接合部（NMJ）形成モデルを構築し、NMJ形成の神経細胞活動に対する変化を調べた。成熟した筋の性質の維持と同様に、NMJの形成・維持の過程においても神経細胞と筋細胞間の活動依存的な調節機構が働いていることが考えられる。In vitroで筋管細胞（C2C12）を形成後、光受容イオンチャネル・チャネルロドプシン（ChR）遺伝子を導入した神経細胞（NG108－15）を共培養し、4日間の青色光刺激を与えた。カルシウム蛍光タンパク質R-GECO1を用いてカルシウム変化を観察したところ、光照射に同期した細胞内カルシウム濃度の上昇が観察された。また、その応答は照射した光の強度依存的に変化し、シグナルの大きさを光強度によってコントロールできることを確認した。免疫蛍光染色によりアセチルコリン受容体（AChR）の局在を調べたところ、刺激群においてAChRクラスターの総数の増加と、Neurofilament-H（NF-H）陽性の突起に隣接するクラスターの割合の上昇が認められた。一方、クラスターの面積、長さについては差異は見られなかった。また神経細胞への光刺激により誘導される収縮応答性が向上していた。神経筋共培養下での光刺激による神経細胞特異的な電気的活動の変化は、筋細胞におけるAChRの集積を促進することが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初予定していた研究計画について、上述の通りの研究成果を挙げることができている。
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| Strategy for Future Research Activity |
シグナル伝達経路の解析およびシナプス後細胞の電気的活動に対する変化を調べる。また細胞活動に伴い細胞内のイオン変化が生じるが、異なる経路を介したイオン輸送が異なる細胞機能を調節していることが考えられ、原形質膜と細胞内小器官膜を介するイオン輸送を選択的に制御する必要がある。これまでに開発を進めている小胞体特異的に発現する光スイッチ分子の機能解析と応用を試みる。
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| Causes of Carryover |
当初の予定通りに予算を執行することができたが、全て使い切らなかったため、次年度使用額が生じた。残額は翌年度の本研究推進に必要な消耗品の購入費やDNAアレイ、ELISAアレイ、定量PCR用酵素も含めた合成オリゴの費用にあてる。
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