多機能型微小電極によるターゲット細胞の遺伝子発現制御

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11132213
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 斉藤 美佳子 東京農工大学, 工学部, 助手 (20291346)
• キーワード: 多機能型微小電極 / ターゲット細胞 / イネキチナーゼ

研究概要

近年、生物機能の解析において、個々の細胞単位での計測・制御が重要になっている。このような解析は、細胞単位でシグナルを与えたり、また同時に個々の細胞からシグナルを得る技術が不可欠である。本研究は具体的にストレス応答遺伝子であるイネキチナーゼ遺伝子を選び、イネ培養細胞の中の単一の細胞をターゲットし、このターゲット細胞におけるキチナーゼ遺伝子の発現制御を行うことを目的とした。本年度は次の項目を実施した。
1.ターゲット細胞におけるエリシターによるイネキチナーゼ遺伝子の発現解析:エリシターを作用させた場合、セカンドメッセンジャーとして知られている[Ca^<2+>]iが変化するかどうか調べた。その結果エリシターを添加後、直ちに[Ca^<2+>]iの一過的な上昇が認められた。また、この変化はCa^<2+>チャンネルブロッカーであるVerapamilを作用させた場合には上昇が見られなかった。このことから、エリシターの添加により[Ca^<2+>]iが上昇し、キチナーゼ遺伝子が発現すると考えられた。そこで次にエリシターを作用させずに直接細胞内にCa^<2+>を導入した。その結果、約50%の細胞からキチナーゼ遺伝子の発現が観察された。
2.ターゲット細胞への電気的シグナル印加による[Ca^<2+>]i変化の解析:電気的シグナルを印加させて、[Ca^<2+>]iを電気的に制御可能か解析を行なった。その結果、細胞膜に5mV程度かかることにより、[Ca^<2+>]iを10倍以上増加させることが可能であった。この変化もVerapamilの添加により阻害されたことから、電圧を印加することで細胞外のCa^<2+>がCa^<2+>チャンネルを通って細胞内に流入したものと考えられた。

研究成果

• [文献書誌] Hidekazu Sotoyama: "Control of the Cross Membrane Potential of a Cultured Tobacco Cell and Simultaneous Measurement of the Electrical Impedance of Its Membrane"Electrochemistry. 67 (1). 18-21 (1999)
• [文献書誌] Hideaki Matsuoka: "Control of the Quantity and the Timing of Microinjection into a Bio-Cell with Multifunctional Microelectrode"Electrochem. Acta.. 44. 3801-3807 (1999)
• [文献書誌] Hideaki Matsuoka: "Effects of a pulsing electric signal on the Cross Membrane Potential and the Cell Division Potentiality of a Single Cell of Tobacco"Bioelectrochem. Bioenerg.. 49. 65-72 (1999)
• [文献書誌] Mikako Saito: "Elicitor Action via Cell Membrane of a Cultured Rice Cell Demonstrated by the Single-Cell Transient Assay"J. Biotehcnol.. 76. 227-232 (2000)
• [文献書誌] Mikako Saito: "pH-Microelectrode-micropipette system for the measurement of Enzyme Reaction in Picoliter Space of a Living Plant Cell"Anal. Chim. Acta. 404 (2). 223-229 (2000)
• [文献書誌] Mikako Saito: "Control of Ca^<2+> Influx into a single Rice Cell with an Electric Signal"Electrochemistry. (in press).