細胞質pH変化による細胞分化の光刺激人為制御

• 研究課題/領域番号: 15K14498
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 森本 雄祐 国立研究開発法人理化学研究所, 生命システム研究センター, 研究員 (50631777)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2015年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: シグナル伝達 / 細部内pH / 蛍光イメージング / 細胞分化 / 光遺伝学 / 生物物理 / 細胞内pH

研究成果の概要

細胞の分化制御機構の解明は発生生物学、さらには再生医療の分野において必須の課題である。本研究課題では、細胞分化における細胞質pH変化の役割を解明し、細胞分化制御の分子機構を明らかにすることを目指した。pH感受性蛍光タンパク質を用いた高感度細胞内pH測定により、細胞性粘菌の柄細胞分化に伴う細胞質pH変化を可視化することに成功した。また、オプトジェネティクスの応用として、チャネルドロプシンの改変型タンパク質を発現する細胞株を構築し、細胞性粘菌の細胞質pHを光刺激によって人為制御することが可能となった。しかし、光刺激による分化誘導にまでは至っていないため、実験条件をより精査していく必用がある。

研究成果

• [雑誌論文] Measurements of free-swimming speed of motile Salmonella cells in liquid media (2017)
  • 著者名/発表者名: Yusuke V. Morimoto, Keiichi Namba, Tohru Minamino
  • 雑誌名: Bio-protocol 巻: 7 号: 1
  • DOI: 10.21769/bioprotoc.2093
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Bacterial intracellular sodium ion measurement using CoroNa Green (2017)
  • 著者名/発表者名: Yusuke V. Morimoto, Keiichi Namba, Tohru Minamino
  • 雑誌名: Bio-protocol 巻: 7 号: 1
  • DOI: 10.21769/bioprotoc.2092
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Stoichiometry and turnover of the stator and rotor (2017)
  • 著者名/発表者名: Yusuke V. Morimoto, Tohru Minamino
  • 雑誌名: Methods in Molecular Biology 巻: 1593 ページ: 203-213
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-6927-2_16
  • ISBN: 9781493969265, 9781493969272
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Straight and rigid flagellar hook made by insertion of the FlgG specific sequence into FlgE (2017)
  • 著者名/発表者名: Koichi D. Hiraoka, Yusuke V. Morimoto, Yumi Inoue, Takashi Fujii, Tomoko Miyata, Fumiaki Makino, Tohru Minamino, Keiichi Namba
  • 雑誌名: Scientific reports 巻: 7 号: 1 ページ: 46723-46723
  • DOI: 10.1038/srep46723
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Tunnel Formation Inferred from the I-Form Structures of the Proton-Driven Protein Secretion Motor SecDF (2017)
  • 著者名/発表者名: Arata Furukawa, Kunihito Yoshikaie, Takaharu Mori, Hiroyuki Mori, Yusuke V. Morimoto, Yasunori Sugano, Shigehiro Iwaki, Tohru Minamino, Yuji Sugita, Yoshiki Tanaka, Tomoya Tsukazaki
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 19 号: 5 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2017.04.030
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High-resolution pH imaging of living bacterial cell to detect local pH differences (2016)
  • 著者名/発表者名: Yusuke V. Morimoto, Nobunori Kami-ike, Tomoko Miyata, Akihiro Kawamoto, Takayuki Kato, Keiichi Namba, Tohru Minamino
  • 雑誌名: mBio 巻: 7 号: 6
  • DOI: 10.1128/mbio.01911-16
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The bacterial flagellar type III export gate complex is a dual fuel engine that can use both H+ and Na+ for flagellar protein export (2016)
  • 著者名/発表者名: Minamino T, Morimoto YV, Hara N, Aldridge PD, Namba K
  • 雑誌名: PLoS Pathog 巻: 12 号: 3 ページ: e1005495-e1005495
  • DOI: 10.1371/journal.ppat.1005495
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] FliH and FliI ensure efficient energy coupling of flagellar type III protein export in Salmonella. (2016)
  • 著者名/発表者名: Minamino T, Kinoshita M, Inoue Y, Morimoto YV, Ihara K, Koya S, Hara N, Nishioka N, Kojima S, Homma M, Namba K
  • 雑誌名: Microbiologyopen 巻: - 号: 3 ページ: 340-340
  • DOI: 10.1002/mbo3.340
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] H+ and Na+ are involved in flagellar rotation of the spirochete Leptospira. (2015)
  • 著者名/発表者名: Islam MS, Morimoto YV, Kudo S, Nakamura S
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 巻: 466 号: 2 ページ: 196-200
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2015.09.004
  • 査読あり
• [学会発表] 細胞の集団運動に関わる電気化学ポテンシャル変化の 高感度イメージング (2017)
  • 著者名/発表者名: 森本雄祐、上田昌宏
  • 学会等名: 日本物理学会第72 回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス
  • 年月日: 2017-03-18
  • 招待講演
• [学会発表] DETECTION OF LOCAL PH DIFFERENCES IN LIVING BACTERIAL CELL BY HIGH-RESOLUTION PH IMAGING (2017)
  • 著者名/発表者名: Yusuke V. Morimoto, Nobunori Kami-ike, Tomoko Miyata, Akihiro Kawamoto, Takayuki Kato, Keiichi Namba, Tohru Minamino
  • 学会等名: BLAST XIV
  • 発表場所: Royal Sonesta Hotel (New Orleans, USA)
  • 年月日: 2017-01-16
  • 国際学会
• [学会発表] 細胞機能に関わる細胞内pHの計測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 森本雄祐、上田昌宏
  • 学会等名: 第５４回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2016-11-26
  • 招待講演
• [学会発表] cAMPシグナルリレーにおける膜電位変化の計測と制御, 第５４回日本生物物理学会年会 (2016)
  • 著者名/発表者名: 森本雄祐、上田昌宏
  • 学会等名: 第５４回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2016-11-26
• [学会発表] 細胞性粘菌における膜電位の計測と制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 森本雄祐、上田昌宏
  • 学会等名: 日本細胞性粘菌学会第６回例会
  • 発表場所: 上智大学
  • 年月日: 2016-10-15
• [学会発表] バクテリア１細胞内における局所pH差の計測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 森本雄祐, 上池伸徳, 宮田知子, 川本晃大, 加藤貴之, 難波啓一, 南野徹
  • 学会等名: 研究会「理論と実験」２０１６
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 2016-10-07
• [学会発表] 協調的アメーバ運動を司る局所的膜電位ゆらぎの計測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 森本雄祐、上田昌宏
  • 学会等名: 新学術領域「運動超分子マシナリーが織りなす調和と多様性」第４回領域全体会議
  • 発表場所: 長崎大学良順会館
  • 年月日: 2016-06-10
• [学会発表] 単細胞・多細胞における高感度細胞内シグナルイメージング (2016)
  • 著者名/発表者名: 森本雄祐、上田昌宏
  • 学会等名: 新学術領域「運動超分子マシナリーが織りなす調和と多様性」第４回領域全体会議
  • 発表場所: 長崎大学良順会館
  • 年月日: 2016-06-08
• [学会発表] 細胞性粘菌における多細胞動態イメージング (2016)
  • 著者名/発表者名: 森本雄祐
  • 学会等名: The 2nd RIKEN Quantitative and Developmental Biology Joint Workshop
  • 発表場所: 理化学研究所（神戸キャンパス）
  • 年月日: 2016-04-19
  • 招待講演
• [学会発表] 走化性シグナル伝達に伴う自発的膜電位変化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 森本雄祐
  • 学会等名: 理研シンポジウム「細胞システムの動態と論理VIII」
  • 発表場所: 理化学研究所（和光キャンパス）
  • 年月日: 2016-04-15
• [学会発表] 自発的膜電位変化を伴う走化性シグナル伝達 (2016)
  • 著者名/発表者名: 森本雄祐，上田昌宏
  • 学会等名: 2016年 生体運動合同班会議
  • 発表場所: キャンパスプラザ京都（京都府京都市）
  • 年月日: 2016-01-09
• [学会発表] 細胞性粘菌におけるシグナル伝達と膜電位変化の関係 (2015)
  • 著者名/発表者名: 森本雄祐，上田昌宏
  • 学会等名: 第５回日本細胞性粘菌学会例会
  • 発表場所: 弘前大学（青森県弘前市）
  • 年月日: 2015-10-11
• [学会発表] High-sensitivity fluorescence imaging of membrane potential in Dictyostelium (2015)
  • 著者名/発表者名: 森本雄祐，上田昌宏
  • 学会等名: 第５３回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 金沢大学（石川県金沢市）
  • 年月日: 2015-09-15
• [学会発表] 細胞内局所pHと細胞機能の関係 (2015)
  • 著者名/発表者名: 森本雄祐，上田昌宏
  • 学会等名: 分子研研究会「膜タンパク質内部のプロトン透過を考える」
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター（愛知県岡崎市）
  • 年月日: 2015-04-20
• [備考] 細胞内生体ナノマシン近傍のpH計測が可能に
  • URL: http://www.fbs.osaka-u.ac.jp/jpn/events/achievement/namba-20161206/