研究課題
カリウムイオン(K+)とナトリウムイオン（Na+）は細胞の膜電位の調節に必須であるのみならず、神経細胞やニューロンの活動電位の発生においても重要な役割を担っている。本研究では申請者が世界に先駆けて開発したK+選択的蛍光イメージング用核酸試薬(カリウムセンシングオリゴヌクレオチド, 以下PSO)を(1) 細胞表面でのK+イメージング試薬と発展させ ること、(2) PSOのオリゴヌクレオチド配列を網羅的に改変しNa+選択的な核酸プローブを創生することで、細胞内外のK+, Na+の同時蛍光イメージングを達成することを目的とする。これ により、アポトーシスに伴う細胞内外のK+拡散動態の可視化や脳や神経細胞の活動電位の時空間イメージングが可能になるため、動的な生命現象の解明に寄与するものと期待される。本研究によって次の知見を得た。i) Sulfo-NHS-ビオ チンを介したPSOの細胞表面への局在化を実現した。濃度、反応時間、反応温度を検討することによってPSOの細胞表面局在化のための最適化条件を得た。細胞表層に局在化されたPSOのK+選択性の評価およびアポトーシス誘導剤の添加に従うK+の変化を蛍光顕微鏡観察によって世界で初めてリアルタイムイメージングに成功した。しかし、時間分解能が現在のところ不十分であった。 (ii) PSOのオリゴヌク レオチド配列を系統的に改変して、選択性は、数十倍と極めて高いものではないが、世界で初めて4本鎖構造形成によって本来のK+選択性からNa+選択性へと変えることに成功した。さらに蛍光色素修飾SSOを合成することに成功し、Na+の細胞イメージングに成功した。しかし、生体内でのNa+変化領域には解離定数から不十分で今後より最適な解離定数を有するSSOへの検討が必要であった。
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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