| 研究課題/領域番号 |
14370010
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
生理学一般
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| 研究機関 | 浜松医科大学 |
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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)
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| 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)
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| 研究期間 (年度) |
2002 – 2004
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| 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 |
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| 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。
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