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神経細胞は、幹細胞からの最終分裂後に細胞移動と細胞外環境との応答を通じてその特性を変化させることで適切な神経回路を形成する。また、その分子メカニズムとして神経細胞の核内空間におけるクロマチン構造と核内分子配置を基にした相互作用から遺伝子発現が制御されることで細胞の特性が決定すると考えられる。本研究では、細胞移動や細胞外環境に応答した遺伝子発現を定量的にイメージング解析することを目指している。
本年度の研究では、脳形成における遺伝子発現をライブイメージングにより定量的に１分子計測する技術の確立に注力して、転写因子の核内動態を計測することを試みた。その結果、蛍光色素で標識した転写因子をNeuro2a細胞の核内において輝点として観察することに成功した。さらに、核内空間における転写因子の動態は一様ではなく、一部の分子はある位置に長く滞在することが示唆された。転写因子の認識塩基配列特異的結合能を欠損した変異体では、このような輝点が現れる頻度が減少していた。したがって、この長く滞在する動態は、転写因子が認識配列に結合している動態であることが示唆される。また、このような長く滞在する転写因子が他の領域よりも頻度高く存在するホットスポットがあることも示唆された。次に、神経細胞における遺伝子発現のライブイメージングに向けて、ラット大脳皮質神経細胞の初代培養において同様に転写因子を１分子レベルで可視化することを試み、空間位置を計時的に計測することに成功した。以上のことから、神経細胞の細胞移動や細胞外環境に応答した遺伝子発現の解析に向けて、イメージングにより計測する新しい実験系を確立することが出来たと考えている。
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