| 研究課題/領域番号 |
20K06655
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分44020:発生生物学関連
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
荒巻 敏寛 大阪大学, 大学院生命機能研究科, 特任研究員(常勤) (30525340)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
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| キーワード | 細胞膜電位 / サイズスケーリング / 光遺伝学 / 形態形成 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ゼブラフィッシュ変異体の解析から、魚類の付属肢（ヒレ）の形態制御にはイオンチャネルを介した機構が関与していることが示唆されている。しかしながら、その作用メカニズムについてはほとんどわかっていない。申請者はこれまでの解析から、表皮細胞間で膜電位が伝達することによりモルフォゲン様に位置情報として機能している可能性を見出した。光遺伝学を利用して表皮細胞膜電位を人為的に操作する技術を開発し、膜電位の変動を可視化する技術と組み合わせてこの仮説を検証する。また、開発した膜電位操作技術を応用し、膜電位の変動が表皮細胞、または他の細胞種に及ぼす影響や、その作用メカニズムの特定を試みる。
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| 研究成果の概要 |
本研究では神経科学分野で利用されている光遺伝学ツール、チャネルロドプシンをゼブラフィッシュ表皮細胞に導入することで膜電位の人為的操作を可能にし、それによりヒレの形態を任意に変化させることに成功した。本結果より、ヒレの伸長が表皮細胞の膜電位によって制御されていることが示された。また、表皮内在の膜電位動態を観測するためのライブイメージングシステムを構築し、GCaMPイメージングにより表皮細胞間で迅速なシグナル伝達機構が存在することを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
これまで変異体の解析などから細胞膜電位が形態の制御にも関与していることが示唆されていたが、本研究でそれを実験的に証明し、表皮細胞の膜電位の増減によってヒレの伸長が制御されていることを示した。本研究で確立したチャネルロドプシンを用いた実験系は他種の細胞でも容易に利用可能であり、今度は同様の実験系を用いて神経・筋以外の細胞における膜電位の機能解析が大いに進むと期待される。
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