| Project/Area Number |
22K15362
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Review Section |
Basic Section 48020:Physiology-related
|
|---|
| Research Institution | Hokkaido University |
|---|
Principal Investigator |
|
|---|
| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
|
| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
|
| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
|
|---|
| Keywords | エンドサイトーシス / Naイオン / 蛍光バイオイメージング / Kイオン / エンドソーム / Na/Kイオン |
|---|
| Outline of Research at the Start |
Na+とK+はエンドソームにおいて、内腔のpH変化に伴い濃度が受動的に変化するだけでなく、その容積変化や膜電位の形成などに対して能動的に関与することが近年明らかになってきた。しかし、エンドソームは融合と分裂を繰り返す動的な構造であり、一方のイオンもその濃度が絶えず変化する動的存在である（イオン動態）。したがって、エンドソームにおけるイオンの役割を根本的に理解するには、エンドソームの動態を捉えながら内腔のイオン濃度を測定し、操作する技術が必要である。本研究では、エンドソーム特異的なNa+とK+の測定法と操作法を開発し、エンドソーム内包物の選別・分解・再利用におけるイオン動態の寄与を明らかにする。
|
| Outline of Final Research Achievements |
Na+ and K+ are the major cations in the human body, and the concentration gradient of Na+ and K+ across the plasma membrane plays an important role in secondary active transport and neural activity. On the other hand, knowledge on the function of Na+ and K+ at the endosomal level is scarce. In this study, we used fluorescence bioimaging techniques to show that replacement of NaCl in the culture medium with a membrane-impermeable cation results in rapid transport of endocytosed contents to late endosomes. Surprisingly, the decrease in endosomal pH was suppressed despite transport to the perinuclear region, suggesting that Na+ and its associated ion fluxes regulate the process of endosomal maturation and transport.
|
| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
エンドソームは、エンドサイトーシスによって取り込まれた細胞外の物質や細胞膜上の分子を選別し、分解あるいはリサイクルを行うオルガネラである。この過程において、小胞内のH+濃度が徐々に増加することはよく知られており、Na+やK+はH+輸送のための電気化学的勾配の形成、あるいはH+との交換輸送のために濃度が変化するのみと考えられていた。本研究ではNa+がpHに依らず、エンドソーム輸送の指向性を高めることを示唆する結果が得られた。さらに、Na不含培地において、エンドサイトーシス依存的に細胞に侵入するウイルスの感染が抑えられるという予備的な結果を得ている。
|
