局在型プローブを用いたオルガネラ内のイオンダイナミクスの解明

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18H02102
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分37030:ケミカルバイオロジー関連
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 水上 進 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (30420433)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 蛍光プローブ / Mg2+ / Zn2+ / 蛋白質ラベル化 / 定量

研究成果の概要

オルガネラにおけるMg2+とZn2+の動態の定量的なイメージング技術を開発した。細胞内Ca2+濃度変化の影響を受けない高選択性Mg2+プローブを蛋白質ラベル化技術と統合させることで、オルガネラ内のMg2+を選択的に可視化する技術を開発し、核内の遊離Mg2+濃度は細胞分裂時に変動することを明らかにした。また局在可能な亜鉛定量プローブを開発し、ゴルジ体のZn2+はおよそ数十nMのレベルであることなどを明らかにした。さらに、解離定数の異なる新たなプローブを開発し、細胞質、核、ゴルジ体、小胞体、ミトコンドリアにおける遊離Zn2+の定量的なイメージングに成功した。

自由記述の分野

ケミカルバイオロジー

研究成果の学術的意義や社会的意義

細胞機能を理解するためには、分子の存在だけではなく、分子がどこにどれくらい存在するか（時空間的かつ定量的な情報）を知ることが重要である。化学的な高選択性プローブを細胞内局所へ局在させることによって、蛋白質プローブや低分子プローブでは得られない時空間分解能を持った金属イオン定量が可能になった。特に、亜鉛イオンの詳細な細胞内濃度マップに関する知見は、亜鉛イオンに関連する疾患機構の解明や治療薬の開発に繋がることが期待できる。