| 研究課題/領域番号 |
22K15362
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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48020:生理学関連
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
柏木 彩花 北海道大学, 医学研究院, 助教 (60880002)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2024年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2023年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 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 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
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。
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| 研究成果の概要 |
Na+とK+は生体内における主要な陽イオンであり、形質膜を隔てたNa+とK+の濃度勾配は二次性能動輸送や神経活動などに重要な役割を果たしている。一方、エンドソームレベルでのNa+とK+の機能に関する知見は乏しい。本研究では蛍光バイオイメージングの手法を用い、培地中のNaClを膜不透過性のカチオンに置換すると、エンドサイトーシスされた内容物が後期エンドソームへ速やかに輸送されることを明らかにした。また、核近傍に輸送されるにもかかわらずエンドソームpHの低下は抑制されるという意外な結果が得られ、Na+やそれに伴うイオンの流出入がエンドソームの成熟および輸送の過程を制御することを示唆している。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
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。
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