2018 Fiscal Year Research-status Report
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18K06159
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
森本 雄祐 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 助教 (50631777)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | シグナル伝達 / 膜電位 / 蛍光イメージング / 走化性 / 光遺伝学 / イオン選択性 / 細胞運動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、細胞性粘菌の走化性シグナル伝達機構をモデルとして、分子生物学的手法と光遺伝学および生物物理学的手法により、真核生物の走化性シグナル伝達における膜電位の役割を明らかにする。また、これまでにシグナル伝達に伴った膜電位変化において複数のイオン流が関わっていることがわかっており、イオンそれぞれの選択的な働きを解明することを目的としている。
本年度までの研究において、走化性シグナル伝達におけるcAMPリレーと膜電位変化の関係性を明らかにするために、膜電位やイオン流だけでなく、cAMPシグナルについてもこれまでに無い高感度でイメージングすることを可能にし、これによって細胞性粘菌の発生過程においてcAMPシグナルの寄与度が変化することを明らかにした。また、オプトジェネティクスの技術を取り入れ、細胞性粘菌において高効率な光操作手法を確立することにより、各イオン流の人為操作が可能となってきた。高感度なイオンイメージングと光操作による膜電位、カルシウムイオン、pHそれぞれの生細胞における光操作の実験結果から、複数種類の陽イオンがシグナル伝達に伴う自発的膜電位変化に関わっており、各イオンの流れは膜電位変化およびcAMPシグナルリレーにおける役割がぞれぞれ異なっていることが強く示唆された。本研究で確立したイメージングや光操作技術は、細胞性粘菌の研究だけでなく、原核生物から真核生物に至るまでの幅広い研究に応用できるものである。
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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
cAMPシグナルリレーと膜電位の関係性を明らかにするために、cAMPシグナルの蛍光イメージングを高感度化することができたため、細胞性粘菌の発生過程においてcAMPシグナルの寄与度が変化することを明らかにし、投稿論文にまとめることができた（Hashimura et al., Commun Biol. 2019）。また、オプトジェネティクス技術の細胞性粘菌への最適化により、複数種類の陽イオンがシグナル伝達に伴う自発的膜電位変化に関わっており、各イオンの流れは膜電位変化およびcAMPシグナルリレーにおける役割がぞれぞれ異なっていることを強く示唆する結果が得られている。
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| Strategy for Future Research Activity |
膜電位やイオン流の高感度なイメージングと光操作手法を行なうことができるようになってきているため、光操作とイオン流、さらには細胞のダイナミクスを同時に計測することにより、シグナル伝達における各イオンの選択的な役割を明らかにしていく。また、シグナル伝達に関与する遺伝子を欠損した変異体を用いた計測など、分子遺伝学的手法を組み合わせることにより、シグナル伝達の分子メカニズムの詳細を明らかにしていく。
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