インスリン分泌顆粒の動員過程を制御するしくみの定量理解

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本研究では、インスリン分泌を調節する主要な過程であるにも関わらず、最も理解に乏しい「インスリン分泌顆粒の動員過程」を制御するしくみを定量的に理解することを目的とする。このために、蛍光ナノ粒子である量子ドットを用いた一分子イメージングによりインスリン分泌顆粒の動態を高精度に計測できる独自の手法を開拓し、さまざまな分泌調節因子による制御様式を定量記述することを目指した実験を行う。昨年度までに、HaloTag融合インスリン分泌顆粒膜タンパク質を発現させたラット膵β細胞由来のINS-1細胞に対して量子ドットを結合させたHaloTagリガンドを導入して標識することで、インスリン分泌顆粒の動態を高速かつ高い位置制度で追跡できる手法を確立した。本年度は、この手法を用いて、微小管やアクチンのような細胞骨格系によるインスリン分泌顆粒動態の調節様式について解析を行った。すなわち、これら細胞骨格系のダイナミクスを変化させる複数の薬剤を投与し、その前後における動態の違いを比較した。その結果、(1)微小管のダイナミクスは、比較的長時間に渡るインスリン分泌顆粒の動態に対して促進的な作用をもつこと、(2)アクチンはインスリン分泌顆粒の動態に対して比較的短期間の動態から抑制的な作用をもつことを見出した。これらの薬剤はグルコース刺激に伴うインスリン分泌も変化させ、細胞骨格系に依存するインスリン分泌顆粒動態の重要性を示唆する。現在、いくつかのインスリン分泌調節因子による動きの調節について解析を進めるとともに、本手法に関する学術論文を準備中である。