1細胞における自律的な温度制御が駆動する細胞現象の探索

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温度は生命活動を司る物理量の一つである．これまでに，生命の最小単位である細胞において温度が能動的かつ自律的に制御されることを強く示唆する現象を見出した．一方で，その現象の明確な生理的意義は依存として不明である．本研究では，細胞内局所の温度により機能が制御される分子群の同定を通して「細胞内温度変動は細胞現象を誘導するシグナル（トリガー）となる」との仮説の実証を目指している．当該年の研究では，生体内にて盛んに温度変動が生じる器官である骨格筋に着目し，筋細胞をモデルとした仮説検証を行うための実験系を構築した．まず，マウス筋芽細胞株C2C12細胞，並びにマウス骨格筋から単離した筋芽細胞に対して，温度変化依存的な蛍光強度レシオ変化を示す蛍光性ポリマー温度センサー（FPT）（Sci. Rep. 2017）の導入条件を検討し，走査型レーザー共焦点顕微鏡を用いたイメージング技術に基づく細胞内温度計測法を確立した．続いて，熱発生に起因する温度変動が報告されている小胞体，及びミトコンドリアの膜上に近接依存性ラベル化分子であるAPEX2（Nat. Protoc. 2016）を導入するために，C2C12細胞に適用可能な遺伝子発現系を検討した．その結果，レトロウイルスベクターを用いた手法により良好な導入効率が得られることを見出した．以上，in vitroのみならずex vivoの筋細胞モデルについて，細胞内における温度変動の計測法を確立した．さらに，生細胞内ラベル化技術を用いることにより温度変動に関与する細胞小器官，並びにその周辺に存在するタンパク質群のプロファイルを解析する手法の導入にも成功しつつある．