2017 Fiscal Year Research-status Report
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17K15108
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
山中 龍 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 特任助教 (90795436)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 蛍光イメージング / 細胞周期 / シグナル伝達 / 細胞内代謝 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請者の所属する研究グループが開発した化合物型Mgイオンプローブを用いて、細胞内Mgイオン動態と細胞内シグナル伝達との関係解明を実施した。その結果、特定の刺激に応じて細胞内Mgイオン濃度は上昇し、それによって、ある細胞内シグナル伝達経路が活性化されることを発見した。この結果は、これまで細胞内シグナル伝達において積極的な役割を果たしていないと考えられていた細胞内Mgイオンが、重要な情報伝達物質であることを示している。
加えて、細胞周期の進行に伴う細胞内Mgイオン濃度変動を測定することを目的として、新規の画像解析手法の開発を行った。これにより、全細胞周期にわたる細胞内Mgイオン動態の測定に成功した。
細胞内Mgイオンは細胞内の多くの生化学反応（ATP加水分解など）や核酸・タンパク質の構造安定化に寄与していることが知られており、細胞の重要なイベント（分裂や分化など）において役割を果たしている可能性が高い。また古くからMgイオンは細胞の増殖速度に影響を与えることが知られている一方で、生きた細胞において細胞内Mgイオン濃度を測定する方法がなかったため、細胞周期の進行にMgイオンが影響を与える機構は明らかになっていない。本課題では、細胞内Mgイオン濃度の変動と細胞周期の進行の関係を明らかにすることを目的としており、今後は、細胞内情報伝達に加え、細胞内代謝制御に対するMgイオン動態の影響を詳細に解析する。
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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
当初計画していた細胞周期の進行における細胞内マグネシウムイオン動態とその役割を解明することは順調に進行している。細胞内Mgイオン動態が細胞内シグナル伝達に与える影響の解析は既に完了した。さらに、本年度は新規の蛍光イメージング画像解析手法の開発を行い、全細胞周期における細胞内Mgイオン動態の測定に成功した。これにより細胞周期進行に伴って細胞内Mgイオン濃度は変動することが明らかとなった。また、種々のMgイオン濃度条件における細胞内代謝物量の変化の測定にも成功しており、細胞内Mgイオン変動の役割は明らかとなりつつある。一方で長時間にわたって細胞内Mgイオン動態の測定を実現する新規蛍光タンパク質型Mgイオンプローブの開発は遅れている。しかし、本年度に開発した新規解析手法の導入によって細胞周期にわたる細胞内Mgイオン動態の測定には成功している。したがって新規蛍光タンパク質型Mgイオンプローブの開発の遅延は、別手法開発によって補完することができた。したがって、本課題の当初計画はおおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
細胞内Mgイオン動態が細胞内代謝に与える影響については、蛍光イメージング法やメタボロミクス解析を用いた手法によって引き続き実施する。また本年度の研究によって細胞周期の進行の伴う細胞内Mgイオン濃度変動の測定に成功した。今後は細胞内Mgイオン濃度変動が細胞周期進行に与える影響を詳細に調べることを目的とした研究を実施する。種々の細胞内分子を可視化する蛍光タンパク質型プローブを用いた蛍光イメージング法と新規画像解析アルゴリズムを組み合わせることによって、細胞周期ステージ別に細胞内Mgイオンの役割を解明することを計画している。これによって、細胞周期の進行における細胞内Mgイオン濃度調節機構の役割を包括的に明らかにする。
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| Causes of Carryover |
当初計画をしていたプローブ開発に関して、代替方法の開発に成功したため本年度に購入する予定であった物品の一部分の必要性がなくなった。しかし、代替方法では当初予定していたよりも細胞培養を伴う実験を要するため、次年度において細胞培養関連の物品を購入すること予定している。
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