| 研究課題/領域番号 |
19K16185
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分44050:動物生理化学、生理学および行動学関連
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| 研究機関 | 富山大学 |
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研究代表者 |
森岡 絵里 富山大学, 学術研究部理学系, 助教 (80756122)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 中枢時計ニューロン / キイロショウジョウバエ / イメージング / 細胞内イオン濃度 / 発火頻度 / ミトコンドリア / ショウジョウバエ / カチオン交換輸送体 / 蛍光タンパク質 / 細胞内プロトン / 体内時計ニューロン / 活動電位 / 細胞内H+ / 細胞内Ca2+ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
定量性を持つ2波長蛍光カルシウムセンサーYellow Cameleonを用いたイメージング実験の結果、キイロショウジョウバエ中枢時計ニューロン（LNs）内に、先行研究で報告されているような細胞内カルシウムイオン濃度リズムは検出されず、むしろ細胞内プロトン（pH）が大きく概日振動することが観察された。本研究では、より選択性の高い蛍光センサーを用いて、LNsの細胞内カルシウム/プロトン濃度リズムを解析し、電気生理学的手法と多光子レーザー顕微鏡観察を組み合わせて、pH変動がLNsの活動電位発火や光応答性に及ぼす影響を解析する。研究成果により、LNsにおける生理活動リズム形成機構の全容解明を目指す。
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| 研究成果の概要 |
複数のCa2+/pH感受性蛍光タンパク質を用いたイメージングおよび電気生理学的解析により、ショウジョウバエの中枢時計ニューロン（LNs）には、細胞内pH濃度リズムが存在し、この振動がGFPベースのセンサータンパクの蛍光輝度に影響し得ること、細胞内pHと成虫の中枢時計ニューロン（large-LNvs）の神経発火頻度に相関があり、細胞内pH振動が神経活動を駆動していると考えられることを明らかとした。ミトコンドリアイオン輸送体LETM1ノックダウン系統を用いたこれまでの研究結果と合わせ、ミトコンドリアが細胞内pHリズムと時計遺伝子振動に重要な役割を果たしていることが明らかとなった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は、ショウジョウバエ体内時計ニューロンにおいて、ミトコンドリア内膜のイオン輸送体LETM1が、約24時間周期の細胞内イオン濃度リズムや時計遺伝子振動に不可欠であることを明らかにした。この成果は、これまで細胞核（時計遺伝子）を主に説明されてきた体内時計の分子振動メカニズムが、ミトコンドリアの強い関与を必要とすることを示すものである。哺乳類の時計中枢ニューロンにおいてもLETM1が同様の機能を果たすことから、本研究成果は、種を超えた時計中枢ニューロンに固有な細胞メカニズムを明らかにした重要な知見といえる。
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