Development of novel Mg2+ imaging technique and measurement of Mg2+ concentration changes in cultured glial cells.

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17K13268
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Chemical biology
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: Shindo Yutaka 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 特任助教 (30449029)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 蛍光イメージング / マグネシウム / アストロサイト / グリア細胞

Outline of Final Research Achievements

In this study, I developed novel technique to measure intracellular Mg2+ concentration changes based on fluorescent resonance energy transfer (FRET) between a fluorescent protein and KMG-104-AsH, which is a Mg2+-selective fluorescent probe we developed before. This technique enables us to quantitatively visualize changes in Mg2+ concentration in intracellular specific areas on demand.
By using it and other KMG probes, I checked whether neurotransmitters affect Mg2+ concentration in astrocyte, which is a kind of glial cells. I demonstrated that GABA and serotonin induce changes in Mg2+ concentration in cultured rat astrocytes.

Free Research Field

細胞生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

Mg2+は細胞内代謝やエネルギー産生を制御することが近年示され、その細胞内外での濃度変化に注目が集まりつつあるイオンである。特に脳神経系では、主要な神経伝達物質であるグルタミン酸によるシナプス伝達がシナプス間隙のMg2+濃度の影響を受けることが知られている。本研究で開発した手法は、細胞内外の任意の箇所でMg2+濃度変化を測定でき、このイオンの挙動を詳細に調べることに大変役に立つ。また、神経細胞を取り巻くアストロサイトはその活動自体や細胞外イオン濃度の調節により神経伝達に影響を与える細胞であり、本研究で見出された、内部のMg2+濃度変化は脳神経系の情報伝達に何らかの影響を及ぼすものと考えられる。