原生生物クラミドモナスにおける機械的刺激を受容するメカニズムの研究

原生衣藻接受机械刺激的机制研究

基本信息

批准号：
06740628
负责人：
吉村建二郎
金额：
$ 0.58万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1994
资助国家：
日本
起止时间：
1994 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

原生生物は光、温度、化学生物など様々な外的な刺激に対して行動を変える。原生生物のクラミドモナスはそのような巧妙な反応系を持つ原生生物の一つであるが、機械刺激に対する反応は未知である。本研究では、機械的刺激に対してクラミドモナスが周期的な活動電位のようなスパイクを出すことを発見し、その性質を明らかにした。クラミドモナスの細胞体を吸引電極に吸い付け、吸引電極を通じて細胞の膜電流を測定し、吸引圧力を与えた。鞭毛をピペットに吸い込んだ状態で吸引を行うと、活動電位のようなスパイクが約1Hzの頻度であらわれ、吸引をやめるとしばらく続いた後に止まる。1)このスパイクは鞭毛を吸引しないと現われないことから、鞭毛にあるメカノセンサーが関与していることが考えられる。2)短い鞭毛を持つ細胞は小さい振幅のスパイクしか出さなかった。従って鞭毛の全長に分布しているチャンネルがスパイクの電流を通していると考えられる。3)与えた圧力(5-20cmH_2O)が高いほどスパイクの頻度(0.5-1.0Hz)は高かった。刺激の強さを活動電位の頻度に変換するfrequency codingは中枢神経系を持つ生物では一般的であるが、原生生物では初めての報告である。4)カルシウムイオンを取り除いたり、カルシウムチャンネルブロッカーを与えるとスパイクは消失した。このことはスパイクがカルシウムイオンの流入によることを示している。5)電位依存性のチャンネルによるスパイクより、機械刺激によるスパイクの方が大きかった。これはstretch-activated channel自体がスパイク電流を流していることを示唆している。繰り返しスパイクを出すことは、高等動物の機械刺激受容・伝達の機構に似ていて興味深い。クラミドモナスには単細胞生物と多細胞生物を繋ぐ機械刺激受容の仕組みがあるのかもしれない。

生物对各种外部刺激（包括光，温度和化学生物）的行为改变了行为。原生地瘤是具有如此熟练反应系统的生物学家之一，但其对机械刺激的反应尚不清楚。在这项研究中，我们发现衣原体对机械刺激产生周期性的作用势能，并揭示其特性。衣原体的细胞体被吸附到抽吸电极上，并通过抽吸电极测量细胞的膜电流，并施加了抽吸压力。当将鞭毛吸入移液器中时，尖峰像动作电位一样出现大约1Hz的频率，当吸力停止时，它会持续一段时间，然后停止。 1）除非吸入鞭毛，否则不会出现这种尖峰，因此可能涉及位于鞭毛上的机械传感器。 2）短鞭毛的细胞仅产生小振幅尖峰。因此，据信，分布在鞭毛的全长上的通道通过尖峰的电流。 3）施加压力越高（5-20cmH_2O），尖峰频率越高（0.5-1.0Hz）。将刺激强度转化为动作电位频率的频率编码在患有中枢神经系统的生物中很常见，但这是原生物中的第一个报告。 4）当去除钙离子或应用钙通道阻滞剂时，尖峰消失。这表明尖峰是由钙离子涌入引起的。 5）机械刺激尖峰大于依赖电压的通道尖峰。这表明拉伸激活的通道本身正在携带尖峰电流。重复的尖峰很有趣，因为它们类似于高等动物中机械接收和传播的机制。衣原体可能具有机械刺激接收的机制，该机制连接了单细胞和多细胞生物。