新規光応答性シグナル伝達分子による神経細胞入出力関係の自動検出

• Project/Area Number: 15H00595
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 基礎医学
• Research Institution: National Institute for Physiological Sciences
• Principal Investigator: 前橋 寛 生理学研究所, 技術課, 技術職員
• Project Period (FY): 2015
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2015: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
• Keywords: 二光子蛍光寿命イメージ顕微鏡 / CaMKIIシグナル分子 / フィッティングを自動化

Outline of Annual Research Achievements

研究目的 :
本研究の目的は、光応答性キナーゼ分子を開発し、様々な時空間的パターンでシナプスを活性化したときの細胞応答を電気生理学的に計測して、神経細胞が応答する際に必要なシナプスからの入力パターンを明らかにすることである。現在開発中の光応答性分子は、光(レーザー光)によってミリ秒レベルとマイクロメートルレベルの高時空間分解能で活性化できるためシナプスレベルでの光制御が可能である。
研究方法 :
作製した光応答性キナーゼ分子の性能評価を行う。そのために、二光子蛍光寿命イメージ顕微鏡を用いて光照射による分子構造の変化を計測・定量している。具体的には光応答性分子のN末端に緑色蛍光タンパク質を融合し、C末端に黄色蛍光タンパク質の変異体を遺伝子工学的に融合する。このプローブをHeLa細胞に導入し、光照射依存的な分子構造変化を蛍光共鳴エネルギー移動を検出することによって定量する。定量には昨年度までに開発した自動蛍光寿命イメージ解析ソフトウェアを用いた。
研究成果 :
作製した光応答性キナーゼ分子は青色光照射によってその分子構造を閉構造から開構造へ遷移することが明らかになった。また、光照射による構造変化は可逆的であり、数分後には元の閉構造へ戻ることが分かった。さらに、同様の実験を各種変異体に対して行ったところ、構造変化はキナーゼ活性や自己リン酸化部位にはよらないことが明らかとなった。