新規膜電位プローブの、細胞内局所タ-ゲット

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細胞膜電位の信頼性の高い時空間測定法を確立することは、現在の神経生理学の重要な課題の一つである。我々は、ホヤゲノムから新しく発見した電位センサーをもつ酵素蛋白質であるVSP (voltage sensitive phosphatase)、及び独自の新規蛍光蛋白質を巧みに組み合わせ、従来にない優れた性能を持つFRET(蛍光エネルギー移動)型の膜電位プローブを開発してきた。このようなプローブを用いた膜電位の時空間測定を、例えば、低倍率の光学系のもとで、多数の神経細胞に対して適用しようとした場合には、特定の細胞集団の入力と出力とが混在した信号が発生してしまうなどの問題が生じる場合がある。この新規膜電位プローブを、initial segment、軸索、樹状突起といった神経細胞の機能コンパートメントに特異的にターゲットさせる技術の開発を行うことが出来れば、このような問題をクリアする事ができる。さらに、従来、生理的条件下で膜電位を測定する手段が存在していなかった、ER (endoplasmic reticulum)、輸送小胞などといった細胞内膜系も重要な対象になりうる。さまざまな遺伝子の、さまざまな局在シグナル・モチーフを導入した遺伝子コンストラクトを作製し、膜電位プローブの局在化を試みたが、十分な局在効果は観察されなかった。機能蛋白質の局在機構は、そのシグナル・モチーフのみで単純に制御されているわけではなく、蛋白質物性の多様な因子の総合的な結果であることが改めて解り、この戦略の難しさを実感した。ただし、局所ターゲットは発現量にも依存するはずで、例えば適切なプロモータを選択することで局在効果が得られる可能性も残っている。また、ミトコンドリアやERといった細胞内膜へのターゲットについては、時間の制約から、十分に追求することができなかった。今後もこの点においては深く追求していきたい。