2016 Fiscal Year Annual Research Report
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15H05593
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
森本 雄祐 国立研究開発法人理化学研究所, 生命システム研究センター, 研究員 (50631777)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | シグナル伝達 / 膜電位 / 蛍光イメージング / 走化性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、細胞性粘菌のcAMPに対する走化性シグナル伝達機構をモデルとして、分子生物学的手法とオプトジェネティクスを用いた生物物理学的手法により、真核生物の走化性シグナル伝達における膜電位の重要性を明らかにするとともに、シグナル伝達機構に働く膜電位変化の役割を分子レベルで解明することを目指している。これまでの研究結果から、細胞性粘菌の集合期における周期的なcAMPシグナル伝達に追従したリズミックな膜電位変化が自発的に発生していることを、本研究課題で確立した高感度な蛍光イメージング手法によって明らかにしている。また、走化性シグナル伝達におけるcAMPリレーと膜電位変化の関係性を明らかにするために、膜電位と他の様々なシグナルとの同時タイムラプス計測を高感度で行なうための実験系を確立し、cAMP、カルシウムイオン、pHなどのシグナルをこれまでに無い高い感度でイメージングすることが可能となっている。さらに、オプトジェネティクスの技術を取り入れ、細胞性粘菌において高効率な手法を確立することにより、各シグナルの光操作ができるようになってきた。イオンイメージングと光操作による膜電位などのシグナルの人為操作の実験結果から、複数種類の陽イオンが自発的膜電位変化に関わっており、これらのイオンの流れによって引き起こされる膜電位変化がcAMPシグナルリレーに関与していることが示唆されている。本研究で確立したイメージングや光操作技術は、細胞性粘菌の研究だけではなく、原核生物から真核生物に至るまでの幅広い研究に応用できるものであると考えている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究課題の主たるターゲットシグナルである膜電位を高感度で可視化することができるようになっただけではなく、cAMP、カルシウムイオン、pHなどの他のシグナルについても高感度に蛍光イメージングすることができるようになっている。また、オプトジェンティクス技術を細胞性粘菌に最適化することにより、光操作による人為的な膜電位変化を引き起こすことができるようになり、これによって膜電位とcAMPシグナルとの関係が明確になりつつある。
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| Strategy for Future Research Activity |
膜電位などの細胞内シグナルの高感度なイメージングと光操作手法を行なうことができるようになってきた。今後はこれらの技術を用いて、細胞性粘菌のシグナル伝達に関与すると考えられる変異体を用いた計測実験を行なうことにより、走化性シグナル伝達における膜電位変化の役割を分子レベルで明らかにすることを目指す。また、本課題で確立した技術やシグナル伝達のモデルを他細胞へと適用することも検討する。
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Research Products
(17 results)
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[Journal Article] Tunnel Formation Inferred from the I-Form Structures of the Proton-Driven Protein Secretion Motor SecDF2017
Author(s)
Arata Furukawa, Kunihito Yoshikaie, Takaharu Mori, Hiroyuki Mori, Yusuke V. Morimoto, Yasunori Sugano, Shigehiro Iwaki, Tohru Minamino, Yuji Sugita, Yoshiki Tanaka, Tomoya Tsukazaki
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Journal Title
Cell Reports
Volume: 19
Pages: 1-7
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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