真性粘菌における環境情報の統合と細胞内Ca^<2+>濃度の時空間パターン

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本年度の研究は、真性粘菌の走化性における環境情報の統合メカニズムと細胞内Ca^<2+>濃度の時空間パターンの関係を明かにすることを目的としている。そのため、細胞内Ca^<2+>濃度の測定制御システムの構築と、それを用いた情報統合メカニズムの解析を行った。前者に関して、細胞内Ca^<2+>濃度の制御はイオノフォア処理し細胞膜にCa^<2+>透過性を与えた粘菌において、細胞外Ca^<2+>溶液の濃度を高濃度と低濃度のCa^<2+>溶液の混合比率を電磁弁で調整することで行った。そして、これを空間的に多数の地点で同時に制御できるような自動制御システムを構築した。一方、細胞内Ca^<2+>濃度の測定は、細胞内にfura-2を負荷し蛍光測定で行った。ただし、広領域で連続的に細胞内Ca^<2+>濃度を測定できる必要があるので、顕微鏡画像をスクロールしつつ画像処理できるシステムを開発した。後者では、環境認識過程としての細胞内Ca^<2+>濃度振動の位相勾配形成と、行動制御過程としての空間的Ca^<2+>濃度勾配形成の間での相互作用メカニズムを解析する。そこで上記の実験システムの開発と平行して、現有システムを用いて予備的な研究を進めてきた。その結果、環境認識過程と行動制御過程が周期1-2時間程度で交互に出現すること、それらは再帰的に相互作用することで柔軟に環境情報を統合することが明かになった。また外部環境変化と振動変調の関係、位相勾配から行動制御への作用も明かになった。今年度は時間の関係で、上記の細胞内Ca^<2+>濃度の測定制御システムを用いて解析するまでには至らなかったが、今後は両研究成果に基づいて情報統合機構をさらに解明していきたい。