細胞内シグナルフローの可視化解析

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12002003
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 飯野 正光 東京大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (50133939)
• 研究分担者: 柿澤 昌 東京大学, 大学院・医学系研究科, 助手 (40291059) ; 高橋 徳志子(山澤 徳志子) 東京大学, 大学院・医学系研究科, 助手 (00282616) ; 廣瀬 謙造 東京大学, 大学院・医学系研究科, 講師 (00292730)
• キーワード: カルシウム / 一酸化窒素 / リン酸化 / NFAT / イノシトール三リン酸 / イメージング / プルキンエ細胞 / 血管

研究概要

本研究では、重要なシグナル分子についてそれらを可視化するプローブの開発を推し進め、それを用いてシグナル分子の局在と機能の時間変化を生きた細胞で解析する。これによって、シグナル分子がどのように細胞機能を制御するのかを明らかにすることを研究の目的としている。可視化解析という点で最も進んでいるCa^<2+>シグナル系を研究の軸とするが、関連する分子群に対象を拡大し、生きた細胞においてシグナル・カスケードをリアルタイムに可視化し、細胞機能の調節機構を明らかにしたいと考えている。
今年度の研究により以下の成果を得ることができた。1)培養神経細胞に対して確立したDNA導入法を用い、イノシトール三リン酸(IP_3)インジケーター分子を培養神経細胞あるいは脳スライス標本中の神経細胞に発現させ、種々のアゴニスト刺激あるいはシナプス入力刺激に対応する細胞内IP_3濃度測定を進めた。その結果、小脳プルキンエ細胞においてシナプス入力に伴う脱分極によって、IP_3が産生されるという新しいシグナル伝達機構を発見した。2)IP_3受容体のカルシウムセンサー部位を同定することに成功し、このセンサー部位にアミノ酸変異を導入することによって、カルシウムシグナルが変化することを突き止めた。これによって、IP_3受容体機能とCa^<2+>シグナルの関係を追究するための有力な道具を手中にした。3)これらに加えて、一酸化窒素プローブ、リン酸化酵素活性のインジケーターおよびミオシン軽鎖リン酸化可視化プローブについても、現在順調に開発を進めている。

研究成果

• [文献書誌] Miyakawa, T.: "Ca^<2+>-sensor region of IP_3 receptor controls intracellular Ca^<2+> signalling"EMBO J.. 20. 1674-1680 (2001)
• [文献書誌] Fujiwara, A.: "Reduced IP_3 sensitivity of IP_3 receptor in Purkinje neurons"NeuroReport. 12. 2647-2651 (2001)
• [文献書誌] Okubo, Y.: "Visualization of IP_3 dynamics reveals a novel AMPA receptor-triggered IP_3 production pathway mediated by voltage-dependent Ca^<2+> influx in Purkinje cells"Neuron. 32. 113-122 (2001)
• [文献書誌] Namikis, S.: "Mapping of heme-binding domains in soluble guanylyl cyclase β1 subunit"Biochem. Biophys. Res. Commun.. 288. 798-804 (2001)
• [文献書誌] Matsuzaki, M.: "Dendritic spine geometry is critical for AMPA receptor expression in hippocampal CA1 pyramidal neurons"Nature Neurosci. 4. 1086-1092 (2001)
• [文献書誌] Eto, K.: "Phosphatidylinositol 3-kinase suppresses glucose-stimulated insulin secretion by affecting post-cytosolic [Ca^<2+>] elevation signals"Diabetes. 51. 87-97 (2001)
• [文献書誌] Yamazawa, T.: "Simultaneous imaging of Ca^<2+> signals in interstitial cells of Cajal and longitudinal smooth muscle cells during rhythmic activity in mouse ileum"J. Physiol.. 538. 823-835 (2002)
• [文献書誌] Takahashi, N.: "Two-photon excitation imaging of pancreatic islets with various fluorescent probes"Diabetes. 51. S25-S28 (2002)
• [文献書誌] Oyamada, H.: "Novel mutations in C-terminal channel region of the ryanodine receptor in malignant hyperthermia patients"Jpn. J. Pharmacol.. 88. 159-166 (2002)