膜電位による細胞機能制御メカニズムの解明

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膜電位とは細胞内外のイオン組成の違いに基づく、細胞内外間での電位差のことであり、神経細胞に限らず、すべての細胞が有している。本研究では、この膜電位が、細胞内分子シグナルをどのように制御しているかイメージング技術を駆使して明らかにすることを目的としている。脱分極するとERKが活性化するということが、これまでの研究で明らかとなっていたが、定性的なデータであった。本年度は、ERK活性の電位依存性を定量的に調べた。細胞外のカリウムの濃度を段階的に変化させると、細胞外カリウム濃度が高いほどERKの活性も高くなることが明らかとなった。ERKの活性は、細胞外カリウム濃度の対数と相関があり、これはERK活性と膜電位と相関があることを示唆している。そこで、電気生理学的手法を用いて、ERK活性の電位依存性を調べたところ、電位が高いほど、ERK活性が高いことが明らかとった。また、そのメカニズムとして、細胞外からのカルシウム流入は関与していないこと、細胞膜にあるフォスファチジルセリンが関与していることが明かとなった。本年度はこれらの結果を複数の学会で発表した。また、個体レベルでの検証を行うために、蛍光膜電位プローブ、ERKの蛍光プローブを発現するトランスジェニックゼブラフィッシュラインを昨年樹立したものの、蛍光観察が難しいことが明らかとなった。またチャネルロドプシンを発現するトランスじゃネックゼブラフィッシュの作製を試みたが、ライン化はできなかった。そこで、チャネルロドプシンのＲＮＡを人工的に合成して、ゼブラフィッシュ胚にインジェクションする実験に切り替えた。次年度はこの実験系を用いて、個体レベルでの膜電位の生理的意義を調べる予定である。