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2018 年度 実施状況報告書

シグナル経路選択的活性化のための光応答性分子の開発と応用

研究課題

研究課題/領域番号 18K19382
研究機関生理学研究所

研究代表者

村越 秀治  生理学研究所, 脳機能計測・支援センター, 准教授 (90608142)

研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2020-03-31
キーワードシグナル伝達 / 光応答性分子
研究実績の概要

本研究では、シナプス可塑性に必須なシグナル経路を選択的に光応答性分子で動作させ、それによって活性化する分子と細胞機能を観察する単一経路時空間活性イメージング法を確立する。これまでのシグナル伝達研究は、グルタミン酸等のリガンドで細胞を刺激し、細胞内の分子動態や活性を見るというものであった。しかしながらこの方法では、様々なシグナル経路を活性化してしまうため、本質的に重要なシグナル経路の時空間分布は明らかにすることは困難であった。そこで本研究では新規光応答性分子と新規蛍光タンパク質を開発し、これらを用いて、シナプス可塑性に必要な経路のみを選択的に光活性化させ、各種分子の分子活性を蛍光寿命イメージング法により可視化する。シグナル伝達をシンプルに動作させ、その出力を可視化することが可能になるため、複雑なネットワーク内でのクロストークによってかき消されていた時空間情報が次々と明らかになると考えられる。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

現在までに光応答性キナーゼ分子の開発に成功しつつあり、神経細胞において光照射によりスパイン体積の増大を惹起することに成功している。しかしながら、生化学的なアッセイにより、我々が開発した光応答性キナーゼは内在性のものと比較して、光非存在下でのベース活性が3倍程度高く、細胞内のシグナル伝達系を乱してしまうことが分かってきた。そこで本研究では、paCaMKIIのキナーゼドメインのリンカーの長さや変異導入によるダイナミックレンジの最適化(ベース活性を抑える)を進め、いくつかの変異体を得ることに成功した。

今後の研究の推進方策

今後は、光応答性キナーゼをシナプス内で活性化させたときの下流分子の活性化の可視化を2光子蛍光寿命イメージング顕微鏡を用いて試みる予定である。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Rap2 and TNIK control Plexin-dependent tiled synaptic innervation in C. elegans.2018

    • 著者名/発表者名
      Chen Xi, Shibata AC, Hendi A, Kurashina M., Fortes E, Weilinger N, MacVicar B, Murakoshi H, Mizumoto K.
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 7 ページ: -

    • DOI

      10.7554/eLife.38801

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Neuronal Synaptic Connections Organized by Small Numbers of Molecules.2018

    • 著者名/発表者名
      Murakoshi H.
    • 雑誌名

      Minorities and Small Numbers from Molecules to Organisms in Biology. Springer Singapore.

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1007/978-981-13-2083-5_2

  • [雑誌論文] 共焦点レーザー走査顕微鏡vi.FLIM-②タイムドメイン2018

    • 著者名/発表者名
      村越秀治
    • 雑誌名

      実験医学増刊 羊土社

      巻: - ページ: 57-58

  • [学会発表] Optogenetic manipulation of CaMKII activity in synapses.2019

    • 著者名/発表者名
      Hideji Murakoshi
    • 学会等名
      The 16th International Membrane Research Forum
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Optical manipulation and imaging of signaling molecules in dendritic spines of neurons2018

    • 著者名/発表者名
      村越秀治
    • 学会等名
      第70回日本細胞生物学会第51回日本発生生物学会合同学会
    • 招待講演
  • [学会発表] Imaging Protein Activity by 2-photon Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy2018

    • 著者名/発表者名
      村越秀治
    • 学会等名
      The 66th NIBB Conference
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 村越研究室

    • URL

      http://www.nips.ac.jp/multiphoton/

URL: 

公開日: 2019-12-27   更新日: 2023-03-16  

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