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2004 年度 研究成果報告書概要

対物レンズ入射型エバネッセンス顕微鏡によるイオンチャネル動態の解析

研究課題

研究課題/領域番号 14370010
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 生理学一般
研究機関浜松医科大学

研究代表者

寺川 進  国立大学法人浜松医科大学, 光量子医学研究センター, 教授 (50014246)

研究分担者 山本 清二  国立大学法人浜松医科大学, 光量子医学研究センター, 助教授 (60144094)
櫻井 孝司  国立大学法人浜松医科大学, 光量子医学研究センター, 助手 (50283362)
研究期間 (年度) 2002 – 2004
キーワードKチャネル / エバネッセンス顕微鏡 / 膜タンパク / 膜電位感受性色素 / 卵母細胞 / 一分子イメージング / コンフォメーショナル チェンジ / Gating current
研究概要

本研究では、チャネル分子内の電圧感受性膜貫通セグメント(S4)の動きを捉え、膜電位というタンパク構造の調節要因がどのようにイオン透過部の構造変化に到るのかという点を解明することを目的とした。光学的な一分子測定の技術を用い、アフリカツメガエルの卵母細胞に発現させたKチャネルにおいて、電圧感受性ドメインに蛍光色素(テトラメチルロダミン)を結合させ、ゲート1個を対象にした動作解析をした。膜電圧を60mV脱分極にした場合とそれに続いて120mV脱分極した場合では、一分子像と思われる蛍光点の光量変化に基づくゲートの静止位置からの変位量は、電圧にアナログ的に比例する部分があったが、全体としてはAll-or-Noneのデジタル的な反応となった。分子的な揺らぎによる状態の確率的な振動を直接的に検出することはできなかったが、量子的な反応が現れる電位依存性を得た。これは、ゲーティングセグメントがデジタル的に動いている可能性を示唆した。Kチャネルは、4量体構造を持つことで、各ゲーティングセグメントが多数決の用にイオンコンダクタンスを調節するD/D変換器であり、統計的にOpen-Closeの2状態をとるものであることが一応の結論となった。ただ、確立的な振動が観察されない理由として、細胞膜の凹凸が激しく、膜電圧固定が不完全である可能性も残された。
対物レンズを用いる照明光学系の応用としてスリット照明法を開発し、神経終末の反応に応用し、開口放出とエンドサイトーシスをイメージングで捉えることができた。開口放出の高速(5ms/frame)観察に成功した。しかし、電位シグナルの方は明瞭には取れなかった。観察対象が小さい部分であることと、チャネルの発現量が低いことが問題として残された。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2004 2003

すべて 雑誌論文 (3件) 図書 (2件) 産業財産権 (3件)

  • [雑誌論文] Slit-scanning microscope with a high NA objective lens for analysis of synaptic function.2004

    • 著者名/発表者名
      Sakurai T, Wakazono Y, Yamamoto S, Terakawa S
    • 雑誌名

      Proc.SPIE 5322

      ページ: 108-113

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] ビデオイメージングによる生細胞機能解析2004

    • 著者名/発表者名
      山本清二, 櫻井孝司, 若園佳彦, 寺川 進
    • 雑誌名

      医学のあゆみ 210

      ページ: 172-1176

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Dynamic analysis of living cells by video-imaging2004

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto S, Sakurai T, Wakazono Y, Terakawa S
    • 雑誌名

      Igaku no Ayumi 210

      ページ: 172-1176

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [図書] GFPイメージング(バイオ高性能機器・新技術マニュアル)2004

    • 著者名/発表者名
      寺川 進
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      共立出版
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [図書] GFP Imaging (Useful Instruments for Biotechnology : a new manual)2004

    • 著者名/発表者名
      Terakawa S
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      Kyoritsu Publishing
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [産業財産権] エバネッセントカテーテル2004

    • 発明者名
      寺川 進, 宮川 厚夫, 土井 松幸, 山本 清二
    • 権利者名
      浜松医科大学
    • 産業財産権番号
      特願2004-348482
    • 出願年月日
      2004-12-02
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [産業財産権] スリット光走査顕微鏡2003

    • 発明者名
      寺川 進, 櫻井 孝司, 若園 佳彦
    • 権利者名
      浜松医科大学
    • 産業財産権番号
      特願2003-186769
    • 出願年月日
      2003-06-30
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [産業財産権] 共焦点・エバネッセンス同時走査顕微鏡2003

    • 発明者名
      寺川 進, 櫻井 孝司, 若園 佳彦
    • 権利者名
      浜松医科大学
    • 産業財産権番号
      特願2003-187142
    • 出願年月日
      2003-06-30
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より

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公開日: 2006-07-11  

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